CN111580634A - 一种控制芯片电源开断装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制芯片电源开断装置及其操作方法。所述控制芯片电源开断装置包括控制寄存器、逻辑控制电路和电源开关，其中，控制寄存器包括N个特殊寄存器；2≤N≤6；特殊寄存器包括写使能产生电路、选择器和D触发器，写使能产生电路连接选择器，选择器连接D触发器；逻辑控制电路包括N个电源请求产生电路和N个电源开关，N个电源请求产生电路依次一一对应并连接N个电源开关，N个电源开关分别输出各自电源。本发明具备电源域开关选择功能，通过特殊寄存器选择要关闭或开启的电源域，在特殊寄存器的配置下，相继开启或者关闭选中的电源域，从而降低芯片整体功耗，并达到减少瞬时电流冲击的目的。

Description

一种控制芯片电源开断装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及集成电路数字设计技术领域， 尤其涉及一种控制芯片电源开断装置及其操作方法。

背景技术

随着消费电子对功耗的要求日趋严格，低功耗技术是SOC设计上必不可少的一个环节。目前成熟的低功耗技术包括，门控技术，多阈值电压技术，电源关断技术等。其中电源关掉技术是在部分数字逻辑不需要工作时关断其电源，以达到节省功耗的目的。

如图1所示，为现有的芯片电源开断装置结构图。电源开关器件的功能是接收到电源使能信号后，开启与之相连的模块器件电源VCC。每个电源域具有独立的请求信号（pw_gating_req）和响应信号（pw_gating_ack）。例如：pw_gating_req=1’b1代表电源关闭请求；pw_gating_ack=1’b1代表电源操作完成，每个电源开关之间相互独立。当多个电源同时开启或关闭时，例如：芯片从休眠中唤醒同时开启货关闭电源，就会引起电流冲击，不仅耗费电源，而且会损害芯片内的器件。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种控制芯片电源开断装置及其操作方法，在电源开关过程中通过串行方式，对需控制的电源域进行电源开启或关闭，并具备电源域开关选择功能，通过特殊寄存器选择要关闭或开启的电源域，从而降低芯片整体功耗，减少瞬时电流冲击。

为了达到上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：

一种控制芯片电源开断装置，其特征在于，所述电源开断装置包括控制寄存器、逻辑控制电路和电源开关，其中，控制寄存器包括N个特殊寄存器；2≤N≤6；特殊寄存器连接逻辑控制电路，逻辑控制电路输出电源；

特殊寄存器包括写使能产生电路、选择器和D触发器，写使能产生电路连接选择器，选择器连接D触发器；

逻辑控制电路包括N个电源请求产生电路和N个电源开关，N个电源请求产生电路依次一一对应并连接N个电源开关，N个电源开关分别输出各自电源；

N个特殊寄存器中的N个D触发器依次一一对应并连接N个电源请求产生电路；

所述电源开断装置工作时，外部的写信号sfr_wr和地址信号sfr_addr输入写使能产生电路，当地址信号sfr_addr等于特殊寄存器SFRPD地址并且写信号sfr_wr为高电平时，写使能产生电路输出写使能信号wr，写使能信号wr信号进入选择器进行判断；若判断写使能信号wr有效，外部输入写数据信号sfr_wdata通过选择器到达特殊寄存器SFRPD中D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的控制信号；若判断写使能信号wr无效，则特殊寄存器SFRPD中D触发器的Q端口使得写使能信号wr通过选择器到达D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的控制信号；

特殊寄存器SFRPD输出的控制信号达到逻辑控制电路中一一对应的电源请求产生电路，电源请求产生电路REG_GEN产生相应的电源请求信号pw_gating_req，相应的电源请求信号pw_gating_req进入并控制相应的电源开关PW，相应的电源开关PW关断或开启相应的电源VCC完成后，相应的电源开关PW产生相应的电源应答信号pw_gateing_ack信号；

外部输入重置信号Reset使能，则特殊寄存器SFRPD的D触发器复位。

一种控制芯片电源开断装置的操作方法，所述操作方法分为如下具体步骤：

步骤S1：所述电源开断装置启动后，外部写信号sfr_wr和地址信号sfr_addr输入控制寄存器中的特殊寄存器，特殊寄存器中的写使能产生电路对写信号sfr_wr和地址信号sfr_addr进行判断，当地址信号sfr_addr等于特殊寄存器SFRPD地址并且写信号sfr_wr为高电平时，写使能产生电路输出写使能信号wr，写使能信号wr信号进入选择器的选择端口进行判断；

步骤S2：若选择器判断写使能信号wr有效，外部输入写数据信号sfr_wdata通过选择器到达特殊寄存器SFRPD中D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的各自的控制信号；若选择器判断写使能信号wr无效，则特殊寄存器SFRPD中D触发器的Q端口使得写使能信号wr通过选择器到达D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的各自的控制信号；特殊寄存器SFRPD输出的控制信号达到逻辑控制电路中一一对应的电源请求产生电路；

步骤S3：对应的电源请求产生电路首先判断第一控制信号是否更新配置，若第一控制信号更新配置完成，则产生第一电源请求信号pw_gating_req1，第一电源请求信号pw_gating_req1进入并控制第一电源开关PW1，第一电源开关PW1关断或开启第一电源VCC1完成后，第一电源开关PW1产生第一电源应答信号pw_gateing_ack1信号；

电源开启即输出电源；

步骤S4：判断第一控制信号更新配置完成并产生第一电源应答信号pw_gateing_ack1信号后，依照顺序逐次判断其余各控制信号，直至最后一个控制信号第N控制信号；

步骤S5：最后，判断第N控制信号是否更新配置，若第N控制信号更新配置完成，则所述操作方法结束；否则，从上述步骤S3开始重复。

本发明的控制芯片电源开断装置由于采用了上述控制寄存器、逻辑控制电路和电源开关的结构以及本发明的控制芯片电源开断装置的操作方法，所获得的有益效果是，在电源开关过程中通过串行方式，对需控制的电源域进行电源开启或关闭，前一个电源开关操作完成后，启动后一个电源开关，即可以控制多个电源开关，又避免同时操作引起的电流冲击；同时，本发明还具备电源域开关选择功能，通过特殊寄存器选择要关闭或开启的电源域，在特殊寄存器的配置下，相继开启或者关闭选中的电源域，从而降低芯片整体功耗，并达到减少瞬时电流冲击的目的。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1是现有的芯片电源开断装置结构图。

图2是本发明具体实施的控制芯片电源开断装置结构图。

图3是本发明具体实施的特殊寄存器结构图。

图4是本发明具体实施的控制芯片电源开断装置操作方法步骤图。

具体实施方式

参看图2，为本发明具体实施的控制芯片电源开断装置结构图；该控制芯片电源开断装置包括控制寄存器、逻辑控制电路和电源开关，其中，控制寄存器包括N个特殊寄存器；2≤N≤6；特殊寄存器连接逻辑控制电路，逻辑控制电路输出电源。参看图3，为本发明具体实施的特殊寄存器结构图；该特殊寄存器包括写使能产生电路、选择器和D触发器，写使能产生电路连接选择器，选择器连接D触发器；该逻辑控制电路包括N个电源请求产生电路和N个电源开关，N个电源请求产生电路依次一一对应并连接N个电源开关，N个电源开关分别输出各自电源；N个特殊寄存器中的N个D触发器依次一一对应并连接N个电源请求产生电路。

参看图2和图3所示，所述电源开断装置工作时，外部的写信号sfr_wr和地址信号sfr_addr输入写使能产生电路，当地址信号sfr_addr等于特殊寄存器SFRPD地址并且写信号sfr_wr为高电平时，写使能产生电路输出写使能信号wr，写使能信号wr信号进入选择器进行判断；若判断写使能信号wr有效，外部输入写数据信号sfr_wdata通过选择器到达特殊寄存器SFRPD中D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的控制信号；若判断写使能信号wr无效，则特殊寄存器SFRPD中D触发器的Q端口使得写使能信号wr通过选择器到达D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的控制信号；特殊寄存器SFRPD输出的控制信号达到逻辑控制电路中一一对应的电源请求产生电路，电源请求产生电路REG_GEN产生相应的电源请求信号pw_gating_req，相应的电源请求信号pw_gating_req进入并控制相应的电源开关PW，相应的电源开关PW关断或开启相应的电源VCC完成后，相应的电源开关PW产生相应的电源应答信号pw_gateing_ack信号；外部输入重置信号Reset使能，则特殊寄存器SFRPD的D触发器复位。

参看图4，本发明具体实施的控制芯片电源开断装置操作方法步骤图。该控制芯片电源开断装置的操作方法，所述操作方法分为如下具体步骤：

步骤S1：所述电源开断装置启动后，外部写信号sfr_wr和地址信号sfr_addr输入控制寄存器中的特殊寄存器，特殊寄存器中的写使能产生电路对写信号sfr_wr和地址信号sfr_addr进行判断，当地址信号sfr_addr等于特殊寄存器SFRPD地址并且写信号sfr_wr为高电平时，写使能产生电路输出写使能信号wr，写使能信号wr信号进入选择器的选择端口进行判断；

步骤S2：若选择器判断写使能信号wr有效，外部输入写数据信号sfr_wdata通过选择器到达特殊寄存器SFRPD中D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的各自的控制信号；若选择器判断写使能信号wr无效，则特殊寄存器SFRPD中D触发器的Q端口使得写使能信号wr通过选择器到达D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的各自的控制信号；特殊寄存器SFRPD输出的控制信号达到逻辑控制电路中一一对应的电源请求产生电路；

步骤S3：对应的电源请求产生电路首先判断第一控制信号是否更新配置，若第一控制信号更新配置完成，则产生第一电源请求信号pw_gating_req1，第一电源请求信号pw_gating_req1进入并控制第一电源开关PW1，第一电源开关PW1关断或开启第一电源VCC1完成后，第一电源开关PW1产生第一电源应答信号pw_gateing_ack1信号；

电源开启即输出电源；

步骤S4：判断第一控制信号更新配置完成并产生第一电源应答信号pw_gateing_ack1信号后，依照顺序逐次判断其余各控制信号，直至最后一个控制信号第N控制信号；

步骤S5：最后，判断第N控制信号是否更新配置，若第N控制信号更新配置完成，则所述操作方法结束；否则，从上述步骤S3开始重复。

本发明中电源域的开关可选择，而且，被选中的电源域操作能够按照顺序执行，从而达到降低芯片整体功耗，并减少瞬时电流冲击的作用。

需要说明的是，上述实施方式仅以示意方式说明本发明的基本思路，与本发明中有关的组成电路而非按照实际实施时的组成电路数目、形状、器件排列方式、连接方式绘制。其实际实施时各电路的型态、数量、连接方式、器件排列方式、器件参数可为随意的改变。

以上所述的实施例仅是本发明较佳的实施例而已，不能限制本发明技术方案的延伸。凡属本领域技术人员在本发明技术方案基础上所作的任何公知技术的修改、等同变化和显而易见的改换等，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种控制芯片电源开断装置，其特征在于，所述电源开断装置包括控制寄存器、逻辑控制电路和电源开关，其中，控制寄存器包括N个特殊寄存器；2≤N≤6；特殊寄存器连接逻辑控制电路，逻辑控制电路输出电源；

特殊寄存器包括写使能产生电路、选择器和D触发器，写使能产生电路连接选择器，选择器连接D触发器；

逻辑控制电路包括N个电源请求产生电路和N个电源开关，N个电源请求产生电路依次一一对应并连接N个电源开关，N个电源开关分别输出各自电源；

N个特殊寄存器中的N个D触发器依次一一对应并连接N个电源请求产生电路；

所述电源开断装置工作时，外部的写信号sfr_wr和地址信号sfr_addr输入写使能产生电路，当地址信号sfr_addr等于特殊寄存器SFRPD地址并且写信号sfr_wr为高电平时，写使能产生电路输出写使能信号wr，写使能信号wr信号进入选择器进行判断；若判断写使能信号wr有效，外部输入写数据信号sfr_wdata通过选择器到达特殊寄存器SFRPD中D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的控制信号；若判断写使能信号wr无效，则特殊寄存器SFRPD中D触发器的Q端口使得写使能信号wr通过选择器到达D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的控制信号；

特殊寄存器SFRPD输出的控制信号达到逻辑控制电路中一一对应的电源请求产生电路，电源请求产生电路REG_GEN产生相应的电源请求信号pw_gating_req，相应的电源请求信号pw_gating_req进入并控制相应的电源开关PW，相应的电源开关PW关断或开启相应的电源VCC完成后，相应的电源开关PW产生相应的电源应答信号pw_gateing_ack信号；

外部输入重置信号Reset使能，则特殊寄存器SFRPD的D触发器复位。

2.一种控制芯片电源开断装置的操作方法，基于权利要求1所述电源开断装置，其特征在于，所述操作方法分为如下具体步骤：

步骤S1：所述电源开断装置启动后，外部写信号sfr_wr和地址信号sfr_addr输入控制寄存器中的特殊寄存器，特殊寄存器中的写使能产生电路对写信号sfr_wr和地址信号sfr_addr进行判断，当地址信号sfr_addr等于特殊寄存器SFRPD地址并且写信号sfr_wr为高电平时，写使能产生电路输出写使能信号wr，写使能信号wr信号进入选择器的选择端口进行判断；

步骤S2：若选择器判断写使能信号wr有效，外部输入写数据信号sfr_wdata通过选择器到达特殊寄存器SFRPD中D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的各自的控制信号；若选择器判断写使能信号wr无效，则特殊寄存器SFRPD中D触发器的Q端口使得写使能信号wr通过选择器到达D触发器的D端口，则D触发器的Q端口输出特殊寄存器的各自的控制信号；特殊寄存器SFRPD输出的控制信号达到逻辑控制电路中一一对应的电源请求产生电路；

步骤S3：对应的电源请求产生电路首先判断第一控制信号是否更新配置，若第一控制信号更新配置完成，则产生第一电源请求信号pw_gating_req1，第一电源请求信号pw_gating_req1进入并控制第一电源开关PW1，第一电源开关PW1关断或开启第一电源VCC1完成后，第一电源开关PW1产生第一电源应答信号pw_gateing_ack1信号；

电源开启即输出电源；

步骤S4：判断第一控制信号更新配置完成并产生第一电源应答信号pw_gateing_ack1信号后，依照顺序逐次判断其余各控制信号，直至最后一个控制信号第N控制信号；

步骤S5：最后，判断第N控制信号是否更新配置，若第N控制信号更新配置完成，则所述操作方法结束；否则，从上述步骤S3开始重复。

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