CN111797054B - 一种soc按键开关机检测电路及soc系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种SOC按键开关机检测电路及SOC系统，属于电路集成技术领域。该SOC按键开关机检测电路包括：控制模块，其根据按键开关的开启或关闭状态调整输出电压，控制芯片的开启或关闭，包括：按键元件，其一端连接外部开关，内部电源为控制模块提供一定的电压，内部电源的输出端连接按键元件的另一端，至少一个第一反相器元件的输入端连接按键元件的另一端，或非门元件的第一输入端连接至少一个第一反相器元件的输出端，至少一个第二反相位器元件的输入端连接或非门元件的输出端，使能元件的输入端连接第二反相器的输出端；以及电压保持模块，其输出端连接或非门元件的第二输入端。本申请的应用降低了SOC按键开关机检测电路的占用面积，降低SOC芯片的功耗。

Description

一种SOC按键开关机检测电路及SOC系统

技术领域

本申请涉及电路集成技术领域，特别是一种SOC按键开关机检测电路及SOC系统。

背景技术

SOC系统级芯片也称为片上系统，是一个具有专用目标的集成电路，在SOC芯片内包括完整系统以及嵌入软件的全部内容。在SOC芯片使用过程中，为了降低SOC芯片在待机状态下的功耗，当SOC芯片待机不工作时，通过关闭SOC芯片的供电电源，使SOC芯片关闭，进而减少SOC芯片在待机状态下的功耗。

在现有技术中，因为在SOC芯片内没有集成对SOC芯片进行开启和关闭的相关功能，所以在实现对SOC芯片的开启或关闭过程中，往往借助SOC芯片外部的大量元器件，以实现对SOC芯片的开启或关闭。因为外部的大量元器件在使用时，占用过多的PCB面积，进而导致最终产品的尺寸较大，不利于集成。另外，大量的外部元器件的使用，也增加了成本。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本申请提供一种SOC按键开关机检测电路及SOC系统，实现对SOC芯片开启或关闭的控制。

在本申请的一个技术方案中，提供一种SOC按键开关机检测电路，其包括：控制模块，其根据按键开关的闭合或断开状态调整输出电压，控制芯片的开启或关闭，包括：按键元件、内部电源、至少一个第一反相器元件、或非门元件、至少一个第二反相器元件以及使能元件，其中，按键元件的一端连接外部开关，内部电源为控制模块提供工作电压，内部电源的输出端连接按键元件的另一端，至少一个第一反相器元件间串联连接，至少一个第一反相器元件中第一者的输入端连接按键元件的另一端，或非门元件的第一输入端连接至少一个第一反相器元件中最后一者的输出端，至少一个第二反相器元件间串联连接，至少一个第二反相位器元件中的第一者的输入端连接或非门元件的输出端，使能元件的输入端连接第二反相器元件的输出端；以及电压保持模块，其根据按键开关的闭合或断开状态以及芯片的开启或关闭，调整输出电压，其中电压保持模块的输出端连接或非门元件的第二输入端。

在本申请的另一技术方案中，提供一种SOC系统，其包括方案1中的SOC按键开关机检测电路，其中SOC按键开关机检测电路工作时，实现对SOC系统的开启或关闭。

本申请技术方案可以达到的有益效果是：本申请应用时，减少对SOC芯片开启或关闭的控制过程中外部元器件的使用，降低成本，降低最终产品的尺寸，便于集成。

附图说明

图1是本申请SOC按键开关机检测电路的一个具体实施方式的组成示意图；

图2是本申请SOC按键开关机检测电路中电压保持模块的一个具体实施例的组成示意图；

图3是现有技术中SOC按键开关机检测电路的一个应用实例。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1示出了本申请SOC按键开关机检测电路的一个具体实施方式。

在图1所示的具体实施方式中，本申请的SOC按键开关机检测电路包括：控制模块，其根据按键开关的闭合或断开状态调整输出电压，控制芯片的开启或关闭，包括：按键元件、内部电源、至少一个第一反相器元件、或非门元件、至少一个第二反相器元件以及使能元件，其中，按键元件的一端连接外部开关，内部电源为控制模块提供工作电压，内部电源的输出端连接按键元件的另一端，至少一个第一反相器元件间串联连接，至少一个第一反相器元件中第一者的输入端连接按键元件的另一端，或非门元件的第一输入端连接至少一个第一反相器元件中最后一者的输出端，至少一个第二反相器元件间串联连接，至少一个第二反相位器元件中的第一者的输入端连接或非门元件的输出端，使能元件的输入端连接第二反相器元件的输出端；以及电压保持模块，其根据按键开关的闭合或断开状态以及芯片的开启或关闭，调整输出电压，其中电压保持模块的输出端连接或非门元件的第二输入端。

在该具体实施方式中，当外部开关S1按下后，按键元件的的左侧一端开始接地，使得至少一个第一反相器元件中第一者的输入端的电压被拉低至接近0V的低电平电压。至少一个第一反相器之间串联连接，低电平电压信号经过至少一个第一反向器元件后，进行电压电平的转换，至少一个第一反向器元件中最后一者的输出端输出高电平电压信号，该高电平电压信号再输入到或非门元件中。在或非门元件中，其第一输入端接收来自至少一个第一反向器元件中最后一者输出的高电平电压信号，其第二输入端连接电压保持模块的输出端，接收来自电压保持模块输出的电压信号。经过或非门元件后，因为或非门元件的第一输入端接收高电平电压信号，所以或非门元件的输出为低电平电压信号。或非门元件输出的低电平电压信号经过至少一个第二反相器后，经过电压电平的转换，至少一个第二反相器元件中的最后一者输出高电平电压信号，其中至少一个第二反相器元件之间串联连接。使能元件接收高电平电压信号，对SOC芯片进行使能，实现SOC芯片开启。在SOC芯片开启后，SOC芯片控制电压保持模块输出高电平电压信号。当开关S1松开后，按键元件的电压升高，使得至少一个第一反相器元件中第一者的输入端的信号为高电平电压信号。高电平电压信号经过至少一个第一反向器元件后，进行电压水平的转换，至少一个第一反相器元件中最后一者的输出端输出低电平电压信号，该低电平电压信号输入到或非门元件中。在或非门元件中，其第一输入端接收来自至少一个第一反向器元件中最后一者输出的低电平电压信号，其第二输入端连接电压保持模块的输出端，接收来自电压保持模块输出的高电平电压信号。经过或非门元件后，因为或非门元件的第二输入端接收高电平电压信号，所以或非门元件的输出为低电平电压信号。或非门元件输出的低电平电压信号经过至少一个第二反相器元件后，经过电压电平的转换，至少一个第二反相器元件中最后一者输出高电平电压信号。使能元件接收高电平电压信号，对SOC芯片进行持续使能，实现SOC芯片持续开启。

在该具体实施方式中，在SOC芯片持续开启状态下，再次按下外部开关S1，SOC芯片控制电压保持模块输出低电平电压信号。此时SOC芯片仍处于开启状态，当松开外部开关S1后，按键元件的电压升高，使得至少一个第一反相器元件中的第一者的输入端的信号为高电平电压信号。高电平电压信号经过至少一个第一反向器元件后，进行电压电平的转换，至少一个第一反向器元件中最后一者输出低电平电压信号，该低电平电压信号输入到或非门元件中。因为电压保持模块的输出也为低电平电压信号，两个低电平电压信号输入到或非门元件中，或非门元件输出高电平电压信号。输出的高电平电压信号经过至少一个第二反相器元件后，经过电压电平的转换，至少一个第二反相器元件中最后一者输出低电平电压信号。此时使能元件接收到低电平电压信号，不再使能，实现对SOC芯片的关闭。

在本申请的一个具体实施例中，本申请的SOC按键开关机检测电路中的控制模块中，至少一个第一反相器元件的个数为奇数个，至少一个第二反相器元件的个数为奇数个。通过将第一反相器和第二反相器的个数设置为奇数个，实现对电压电平信号的高低转换。例如，第一反相器的个数可设置为1个、3个或者5个等，第二反相器的个数可设置为1个、3个或者5个等。其中，关于具体的第一反相器及第二反相器的个数设置，可根据实际的工作需求进行设定。

在本申请的一个具体实施例中，本申请的SOC按键开关机检测电路中的控制模块中的内部电源为单级电源，输出高电平电压。进而实现当外部开关S1按下时，按键元件的电压电平降低为低电平电压，当外部开关S1断开时，按键元件的电压电平升高为高电平电压。

在图1所示的具体实施方式中，本申请的SOC按键开关机检测电路包括：电压保持模块，其根据按键开关的闭合或断开状态以及SOC芯片的开启或关闭状态调整输出电压，其中电压保持模块的输出端连接或非门元件的第二输入端

在本申请的一个具体实施例中，电压保持模块包括：按键保持元件、电平转换模块以及电压保持元件，其中按键保持元件的输出端连接电平转换模块的输入端，电平转换模块的输出端连接电压保持元件的输入端，电压保持元件的输出端连接或非门元件的第二输入端。

图2示出了本申请SOC按键开关机检测电路中的电压保持模块的一个具体实施例。由图2可知，电压保持模块包括：按键保持元件、电平转换模块以及电压保持元件，其中按键保持元件的输出端连接电平转换模块的输入端，电平转换模块的输出端连接电压保持元件的输入端，电压保持元件的输出端连接或非门元件的第二输入端。

在该具体实施例中，当开启SOC芯片时，按下外部开关S1，此时按键元件的电压降低，输出低电平电压信号。此时低电平电压信号经过至少一个第一反向器元件后，进行电压水平的转换，至少一个第一反向器元件中最后一者输出高电平电压信号，该高电平电压输入到或非门元件中。在或非门元件中，其第一输入端接收来自至少一个第一反向器元件中最后一者输出的高电平电压信号，其第二输入端连接电压保持模块的输出端，接收来自电压保持模块输出的电平电压信号。经过或非门元件后，因为或非门元件的第一输入端接收高电平电压信号，所以或非门元件的输出为低电平电压信号。或非门元件输出的低电平电压信号经过至少一个第二反相器元件后，进过电压水平的转换，至少一个第二反相器元件中的最后一者输出高电平电压信号。使能元件接收高电平电压信号，对SOC芯片进行使能，SOC芯片实现开启。在SOC芯片开启后，SOC芯片控制电压保持模块中的按键保持元件设置为第一电压值。该电平电压信号进过电平转换模块转换为高电平电压信号，最终电压保持元件输出高电平电压信号。从而使得在按键S1松开后，能够保证SOC芯片处于开启状态。

在该具体实施例中，当关闭SOC芯片时，按下外部开关S1，此时按键元件的电压降低，输出低电平电压信号。此时SOC芯片仍处于开启状态，其控制电压保持模块中的电压保持元件的输出电平信号变为第二电压值。当松开外部开关S1后，实现SOC芯片的关闭。

在本申请的一个具体实施例中，在开启SOC过程中，通过SOC控制按键保持元件的第一电压值为某一特定的电压值，能够使按键保持元件输出的电压信号经过电平转换模块后输出高电平电压信号，最终使得电压保持元件输出高电平电压信号，该高电平电压信号，输入到或非门元件的第二输入端中，实现SOC的开启。

在本申请的一个具体实施例中，在关闭SOC过程中，通过SOC控制电压保持元件的第二电压值为低电平电压，该低电平电压信号，输入到或非门元件的第二输入端中，实现SOC的关闭。

在本申请的一个具体实施例中，如图2所示，电压保持模块还包括至少两个第三反相器元件，至少两个第三反相器元件之间串联连接，其中至少两个第三反相器元件中第一者的输入端连接按键保持元件的输出端，至少两个第三反相器元件中最后一者的输出端连接所述电平转换模块的输入端。

在本申请的一个具体实施例中，如图2所示，电压保持模块还包括至少两个第四反相器元件，至少两个第四反相器元件之间串联连接，其中，至少两个第四反相器元件中第一者的输入端连接电平转换模块的输出端，至少两个第四反相器元件中最后一者的输出端连接电压保持元件的输入端。

在本申请的一个具体实施例中，本申请的SOC按键开关机检测电路中的电压保持模块中，至少两个第三反相器的个数为偶数个，至少两个第四反向器的个数为偶数个。例如，第三反相器的个数可设置为2个、4个或者6个等，第四反相器的个数可设置为2个、4个或者6个等。其中，关于具体的第三反相器元件及第四反相器元件的个数设置，可根据实际的工作需求进行设定。

通过在电压保持模块中，设置偶数个的第三反相器元件及第四反相器元件，且至少两个第三反相器元件之间串联连接，至少两个第四反相器元件之间串联连接，实现对电压保持模块中的电压信号进行整形处理。

在本申请的一个具体实施例中，本申请的SOC按键开关机检测电路还包括SOC检测模块，其对按键元件的电压进行检测，根据电压检测结果发出控制指令，控制按键保持元件以及电压保持元件的电压值。其中，在SOC芯片开机时，当检测到按键元件的电压电平为低电平且持续第一预设时间，SOC检测模块将按键保持元件的电压设置为第一电压值，实现SOC芯片的持续开启；在SOC芯片关机时，当检测到按键元件的电压电平为低电平且持续第二预设时间，SOC检测模块将电压保持元件的电压设置为第二电压值，实现SOC芯片的关闭。

在本申请的一个实例中，以1个第一反向器、1个第二反相器、2个第三反相器以及2个第四反相器、第一预设时间为2秒、第二预设时间为2秒、低电平电压为0V，高电平电压为3.3V为例，对本申请的SOC按键开关机检测电路的具体工作流程进行进一步说明。

如图1所示，当需要开启SOC芯片时，按下外部开关S1，此时，按键元件的的左侧一端开始接地，使得第一反相器元件的输入端的电压被拉低至0V的低电平电压。低电平电压信号经过第一反向器后，进行电压水平的转换，输出3.3V的高电平电压信号，该高电平电压输入到或非门元件中。在或非门元件中，其第一输入端接收来自第一反向器输出的高电平电压信号，其第二输入端连接电压保持模块的输出端，接收来自电压保持模块输出的电平电压信号。经过或非门元件后，因为或非门元件的第一输入端接收高电平电压信号，所以或非门元件的输出为0V的低电平电压信号。或非门元件输出的低电平电压信号经过第二反相器元件后，进过电压水平的转换，第二反相器元件输出3.3V的高电平电压信号。使能元件接收3.3V的高电平电压信号，对SOC芯片进行使能，SOC芯片实现开启。在SOC芯片开启后，SOC芯片开始对按键元件的电平状态进行检测。当按键元件的电平状态持续第一预设时间2秒为0V的低电平，即此时外部开关S1闭合时间持续2秒，SOC芯片控制电压保持模块中的按键保持元件的电压为1.2V。该1.2V电平电压信号经过两个串联的第三反相器元件，最终输出仍是1.2V的电平电压信号，该1.2V电平电压信号经过电平转换模块后，输出3.3V的高电平电压信号。3.3V的高电平电压信号经过两个串联的第四反相器元件，输出3.3V的高电平电压信号，该3.3V的高电平电压信号最终到达电压保持元件，使得电压保持元件输出3.3V的高电平电压信号，该信号输入到或非门元件中，进而实现当外部开关S1松开后，SOC芯片仍处于开机状态。当按键元件的电平状态为0V的低电平的时间少于2秒的第一预设时间，即此时外部开关S1闭合时间低于2秒，此时SOC芯片不对控制电压保持模块中的按键保持元件的电压进行设置，SOC芯片无法开启。

当需要关闭SOC芯片时，按下外部开关S1，此时，按键元件的的左侧一端开始接地，使得第一反相器元件的输入端的电压被拉低至0V的低电平电压。同时SOC芯片开始对按键元件的电平状态进行检测。当按键元件的电平状态持续第一预设时间2秒为0V的低电平，即此时外部开关S1闭合时间持续2秒，SOC芯片控制电压保持模块中的电压保持元件输出0V的低电平电压信号，该0V的低电平电压信号输入到或非门元件中。其中，在外部开关S1松开后，按键元件的电压升高，输出为3.3V的高电平电压信号。该信号进过第一反相器元件后进行电压水平的转换，第一反相器元件输出0V的低电平电压信号，该0V的低电平电压输入到或非门元件中。因为或非门元件中两个输入均为0V的低电平电压信号，使得或非门元件的输出为3.3V的高电平电压信号，再经过第二反相器元件，得到0V的低电平电压信号。使能元件接收0V的低电平电压信号，无法实现对SOC芯片的使能，最终SOC芯片关闭。当按键元件的电平状态为0V的低电平的时间少于2秒的第二预设时间，即此时外部开关S1闭合时间低于2秒，此时SOC芯片不对控制电压保持模块中的电压保持元件的电压设置为低电平电压，此时SOC芯片无法关闭。

通过本申请的应用，将本申请的SOC按键开关机检测电路集成到SOC芯片内部，通过借助外部的按键开关便可实现对SOC芯片的开启或关闭的控制，大大降低产品的尺寸，降低PCB的占用面积，便于集成。另外通过多个反相器元件的使用，对按键开关机检测电路中的信号进行信号转换或者信号整形等处理。通过第一预设时间和第二预设时间的设置，避免因为按键的误操作，导致SOC芯片的异常开启或关闭。通过本申请SOC按键开关机检测电路的应用，实现对SOC芯片开启或关闭的控制，进而降低SOC芯片在待机状态下的功耗。

在本申请的一个具体实施方式中，本申请提供一种SOC系统，其中SOC系统中包括SOC按键开关机检测电路，当SOC按键开关机检测电路工作时，实现对SOC系统的开启或关闭。

如图3所示为现有技术中SOC按键开关机检测电路的一个应用实例。图中，U2BR1001 为SOC 主芯片，剩余元器件为PCB上的元件。其中，如图3所示，现有技术的SOC按键开关机检测电路中实用电量的二极管和限流电阻，占用大量PCB 板面积并且成本较高。本申请的SOC按键开关机检测电路集成在SOC芯片内部，通过借助外部的按键开关便可实现对SOC芯片的开启或关闭的控制，大大降低产品的尺寸，降低PCB的占用面积，便于集成。另外本申请的SOC按键开关机检测电路更简单，流程更少，降低电路设计的成本以及电路自身的功耗。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种SOC按键开关机检测电路，其特征在于，包括：

控制模块，其根据按键开关的闭合或断开状态调整输出电压，控制芯片的开启或关闭，包括：按键元件、内部电源、至少一个第一反相器元件、或非门元件、至少一个第二反相器元件以及使能元件，其中，

所述按键元件的一端连接外部开关，所述内部电源为所述控制模块提供工作电压，所述内部电源的输出端连接所述按键元件的另一端，所述至少一个第一反相器元件间串联连接，所述至少一个第一反相器元件中第一者的输入端连接所述按键元件的另一端，所述或非门元件的第一输入端连接所述至少一个第一反相器元件中最后一者的输出端，所述至少一个第二反相器元件间串联连接，所述至少一个第二反相位器元件中的第一者的输入端连接所述或非门元件的输出端，所述使能元件的输入端连接所述第二反相器元件的输出端；以及

电压保持模块，其根据所述按键开关的闭合或断开状态以及所述芯片的开启或关闭，调整输出电压，其中所述电压保持模块的输出端连接所述或非门元件的第二输入端。

2.如权利要求1所述的SOC按键开关机检测电路，其特征在于，所述电压保持模块包括：按键保持元件、电平转换模块以及电压保持元件，其中，

所述按键保持元件的输出端连接所述电平转换模块的输入端，所述电平转换模块的输出端连接所述电压保持元件的输入端，所述电压保持元件的输出端连接所述或非门元件的第二输入端。

3.如权利要求1所述的SOC按键开关机检测电路，其特征在于，所述电压保持模块还包括至少两个第三反相器元件，所述至少两个第三反相器元件之间串联连接，其中所述至少两个第三反相器元件中第一者的输入端连接所述按键保持元件的输出端，所述至少两个第三反相器元件中最后一者的输出端连接所述电平转换模块的输入端。

4.如权利要求1所述的SOC按键开关机检测电路，其特征在于，所述电压保持模块还包括至少两个第四反相器元件，所述至少两个第四反相器元件之间串联连接，其中，所述至少两个第四反相器元件中第一者的输入端连接所述电平转换模块的输出端，所述至少两个第四反相器元件中最后一者的输出端连接所述电压保持元件的输入端。

5.如权利要求1所述的SOC按键开关机检测电路，其特征在于，还包括：

SOC检测模块，其对所述按键元件的电压进行检测，根据电压检测结果发出控制指令，控制所述按键保持元件以及所述电压保持元件的电压，其中，

在所述SOC芯片开机时，当检测到所述按键元件的电压电平为低电平且持续第一预设时间，所述SOC检测模块将所述按键保持元件的电压设置为第一电压值，实现所述SOC芯片的持续开启；

在所述SOC芯片关机时，当检测到按键元件的电压电平为低电平且持续第二预设时间，所述SOC检测模块将所述电压保持元件的电压设置为第二电压值，实现所述SOC芯片的关闭。

6.如权利要求1所述的SOC按键开关机检测电路，其特征在于，所述至少一个第一反相器的个数为奇数个，所述至少一个第二反相器的个数为奇数个，所述至少两个第三反相器的个数为偶数个，所述至少两个第四反向器的个数为偶数个。

7.如权利要求5所述的SOC按键开关机检测电路，其特征在于，所述第一电压值为某一特定数值，在所述电压保持模块中，使得电压保持元件输出高电平电压信号。

8.如权利要求5所述的SOC按键开关机检测电路，其特征在于，所述第二电压值为低电平电压。

9.如权利要求1所述的SOC按键开关机检测电路，其特征在于，所述内部电源为单级电源，输出高电平电压。

10.一种SOC系统，其特征在于，所述SOC系统包括如权利要求1所述的SOC按键开关机检测电路，其中所述SOC按键开关机检测电路工作时，实现对所述SOC系统的开启或关闭。