CN114661138A - 一种芯片的低功耗模式自动控制方法及系统 - Google Patents

一种芯片的低功耗模式自动控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种芯片的低功耗模式自动控制方法及系统，涉及低功耗设计技术领域，包括：于电源控制模块中配置电源的至少一种低功耗模式关联的各供电分区的关断时序和唤醒时序，关断时序包括进入状态和进入条件，唤醒时序包括唤醒状态和唤醒条件；电源控制模块监测电源的当前状态数据，并在当前状态数据符合进入状态和对应的进入条件时，控制电源按照关断时序依次关断关联的各供电分区的供电以进入至对应的低功耗模式，以及在当前状态数据符合唤醒状态和对应的唤醒条件时，控制电源按照唤醒时序依次接通关联的各供电分区的供电以退出低功耗模式。有益效果是采用状态机进行状态切换控制，无需采用组合回路堆积刻意凑时序，可追溯性及可拓展性高。

Description

一种芯片的低功耗模式自动控制方法及系统
技术领域
本发明涉及低功耗设计技术领域，尤其涉及一种芯片的低功耗模式自动控制方法及系统。
背景技术
在芯片上电过程以及低功耗模式时，由于部分电源和时钟被关掉，控制回路的实现非常重要。目前传统电源控制一般通过带迟延的组合回路来设计控制逻辑。传统电源控制是，首先要区分有几种上电掉电模式，不同的模式有不同的上电掉电流程，要分别去做不同模式的控制电路。每种控制电路用到的迟延回路和控制回路也不一样，这样做出的迟延回路面积巨大、控制复杂且不易追溯。另外，由于不同模式用的迟延不同，时钟控制也不同，一不小心就会出现进入低功耗模式后无法退出低功耗模式的现象，对设计者的经验有很大考验。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种芯片的低功耗模式自动控制方法，所述芯片具有多个供电分区，通过一电源为各所述供电分区供电，所述芯片配置有一电源控制模块；
则所述低功耗模式自动控制方法包括：
步骤S1，于所述电源控制模块中配置所述电源的至少一种低功耗模式关联的各所述供电分区的一关断时序和一唤醒时序，所述关断时序包括一进入状态和对应的一进入条件，所述唤醒时序包括一唤醒状态和对应的一唤醒条件；
步骤S2，所述电源控制模块监测所述电源的当前状态数据，并在所述当前状态数据符合所述进入状态和对应的所述进入条件时，控制所述电源按照所述关断时序依次关断关联的各所述供电分区的供电，以进入至对应的所述低功耗模式，
以及在所述当前状态数据符合所述唤醒状态和对应的所述唤醒条件时，控制所述电源按照所述唤醒时序依次接通关联的各所述供电分区的供电，以退出所述低功耗模式。
优选的，所述电源配置有一低频时钟；
则所述步骤S2中，在所述当前状态数据符合所述进入状态和对应的所述进入条件时，所述电源控制模块在所述低频时钟的下一个上升沿控制所述电源按照所述关断时序依次关断关联的各所述供电分区的供电，以进入至对应的所述低功耗模式；
以及在所述当前状态数据符合所述唤醒状态和对应的所述唤醒条件时，所述电源控制模块在所述低频时钟的下一个上升沿控制所述电源按照所述唤醒时序依次接通关联的各所述供电分区的供电，以退出所述低功耗模式。
优选的，所述电源控制模块通过一状态机控制各所述低功耗模式关联的各所述供电分区的所述关断时序和所述唤醒时序。
优选的，所述低功耗模式包括待机模式，和/或掉电模式。
本发明还提供一种芯片的低功耗模式自动控制系统，应用上述的低功耗模式自动控制方法，所述低功耗模式自动控制系统包括：
电源控制模块，连接为所述芯片供电的一电源，所述电源控制模块包括：
存储单元，用于保存所述电源的至少一种低功耗模式关联的各所述供电分区的一关断时序和一唤醒时序，所述关断时序包括一进入状态和对应的一进入条件，所述唤醒时序包括一唤醒状态和对应的一唤醒条件；
控制单元，连接所述存储单元，用于监测所述电源的当前状态数据，并在所述当前状态数据符合所述进入状态和对应的所述进入条件时，控制所述电源按照所述关断时序依次关断关联的各所述供电分区的供电，以进入至对应的所述低功耗模式，
以及在所述当前状态数据符合所述唤醒状态和对应的所述唤醒条件时，控制所述电源按照所述唤醒时序依次接通关联的各所述供电分区的供电，以退出所述低功耗模式。
优选的，所述电源配置有一低频时钟；
则在所述当前状态数据符合所述进入状态和对应的所述进入条件时，所述所述控制单元在所述低频时钟的下一个上升沿控制所述电源按照所述关断时序依次关断关联的各所述供电分区的供电，以进入至对应的所述低功耗模式；
以及在所述当前状态数据符合所述唤醒状态和对应的所述唤醒条件时，所述控制单元在所述低频时钟的下一个上升沿控制所述电源按照所述唤醒时序依次接通关联的各所述供电分区的供电，以退出所述低功耗模式。
优选的，所述控制单元通过一状态机控制各所述低功耗模式关联的各所述供电分区的所述关断时序和所述唤醒时序。
优选的，所述低功耗模式包括待机模式，和/或掉电模式。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1)利用电源给出的低频时钟，以及通过监测电源的当前状态数据以及各低功耗模式关联的各供电分区的关断时序和唤醒时序进行状态切换，可追溯性高，且当有新的低功耗模式时，很容易把对应的控制逻辑增加在原来的控制回路里，可拓展性高。
2)采用状态机进行状态切换控制，无需采用组合回路堆积刻意凑时序；
3)多种低功耗模式可采用同一个状态机进行控制。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，一种芯片的低功耗模式自动控制方法的流程示意图；
图2为本发明的较佳的实施例中，状态机的控制时序示意图；
图3为本发明的较佳的实施例中，唤醒时序的流程示意图；
图4为本发明的较佳的实施例中，待机关断时序的流程示意图；
图5为本发明的较佳的实施例中，掉电关断时序的流程示意图；
图6为本发明的较佳的实施例中，一种芯片的低功耗模式自动控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种芯片的低功耗模式自动控制方法，芯片具有多个供电分区，通过一电源为各供电分区供电，芯片配置有一电源控制模块；
如图1所示，则低功耗模式自动控制方法包括：
步骤S1，于电源控制模块中配置电源的至少一种低功耗模式关联的各供电分区的一关断时序和一唤醒时序，关断时序包括一进入状态和对应的一进入条件，唤醒时序包括一唤醒状态和对应的一唤醒条件；
步骤S2，电源控制模块监测电源的当前状态数据，并在当前状态数据符合进入状态和对应的进入条件时，控制电源按照关断时序依次关断关联的各供电分区的供电，以进入至对应的低功耗模式，
以及在当前状态数据符合唤醒状态和对应的唤醒条件时，控制电源按照唤醒时序依次接通关联的各供电分区的供电，以退出低功耗模式。
具体地，本实施例中，电源控制模块中可以根据需求配置多种低功耗模式，包括但不限于待机模式和掉电模式等，可以基于不同的低功耗模式对应关断不同范围的供电分区的供电，实现芯片的低功耗设计。
进一步地，通过实时监测电源的当前状态数据，实现在当前状态数据满足进入对应的低功耗模式的进入状态和进入条件时，随后基于关断时序依次关断对应的各供电分区的供电，则电源由当前状态切换至低功耗模式。同样地，在当前状态数据满足唤醒对应的低功耗模式的唤醒状态和唤醒条件时，随后基于唤醒时序依次接通对应的各供电分区的供电，则电源由低功耗模式切换至正常上电工作模式。
可以理解的是，上述当前状态数据包括电源的当前状态以及读取的状态切换触发条件，则当前状态满足进入状态且状态切换触发条件满足该进入状态关联的进入条件时，则触发电源进行模式切换。其中，低功耗模式的进入状态可以是电源当前处于工作状态，也可以是电源当前处于其中一种低功耗模式，换言之，进入状态可以是电源当前处于待机状态，对应的进入条件可以是切换至掉电状态的状态切换触发条件，以实现低功耗模式与正常上电工作模式之间，以及各低功耗模式之间的灵活切换。
本发明的较佳的实施例中，电源配置有一低频时钟；
则步骤S2中，在当前状态数据符合进入状态和对应的进入条件时，电源控制模块在低频时钟的下一个上升沿控制电源按照关断时序依次关断关联的各供电分区的供电，以进入至对应的低功耗模式；
以及在当前状态数据符合唤醒状态和对应的唤醒条件时，电源控制模块在低频时钟的下一个上升沿控制电源按照唤醒时序依次接通关联的各供电分区的供电，以退出低功耗模式。
具体地，本实施例中，通过配置低频时钟，实现电源状态切换的时钟同步。
本发明的较佳的实施例中，电源控制模块通过一状态机控制各低功耗模式关联的各供电分区的关断时序和唤醒时序。
具体地，本实施例中，上述状态机的控制流程如图2所示，电源在正常上电工作模式时，上述低频时钟处于关断状态，以进一步降低功耗。
其中，电源由正常上电工作模式切换至待机模式时，如图4所示，在监测到电源的当前状态为VCORE电源稳定状态则表示电源处于正常上电工作模式，若此时监测到寄存器中设定的状态切换触发条件为切换至待机模式时，按照对应的关断时序首先启动低频时钟，此时电源的当前状态切换至等待低频时钟启动稳定状态，否则继续保持正常上电工作模式；在等待低频时钟启动稳定状态下监测到的状态切换触发条件为低频时钟准备完毕时，随后电源的当前状态依次切换至信号固定状态、待机模式复位状态和待机模式外设电源关闭状态，否者继续保持等待低频时钟启动稳定状态；在待机模式外设电源关闭状态下监测到的状态切换触发条件为不保留SRAM电源时，随后电源的当前状态依次切换至RAMPSW开关关闭状态、关闭RAM LDO状态、CORE区域掉电状态和VCL控制关闭状态，在待机模式外设电源关闭状态下未监测到的状态切换触发条件为不保留SRAM电源时，随后电源由待机模式外设电源关闭状态依次切换至CORE区域掉电状态和VCL控制关闭状态；在VCL控制关闭状态下监测到的状态切换触发条件为VCORE/VFLASH/PLL/HSI电源关闭时，随后控制关闭低频时钟并进入待机模式。其中，VCL为电源的总称。信号固定表示在断电过程中，把掉电区域和掉电区域的交互线固定成一个特定的值。PLL表示锁相回路时钟。HSI为高速时钟。
其中，电源由正常上电工作模式切换至掉电模式时，如图5所示，在监测到电源的当前状态为VCORE电源稳定状态则表示电源处于正常上电工作模式，若此时监测到寄存器中设定的状态切换触发条件为切换至掉电模式时，按照对应的关断时序首先启动低频时钟，此时电源的当前状态切换至等待低频时钟启动稳定状态，否则继续保持正常上电工作模式；在等待低频时钟启动稳定状态下监测到的状态切换触发条件为低频时钟准备完毕时，随后电源的当前状态依次切换至信号固定状态、掉电模式复位状态、RAM PSW开关关闭状态、外设LDO关闭状态、CORE区域LDO关闭和VCL关闭状态，否者继续保持等待低频时钟启动稳定状态；在VCL控制关闭状态下监测到的状态切换触发条件为CORE/FLASH/PLL/HSI电源关闭时，随后控制关闭低频时钟并进入掉电模式。其中，VCL为电源的总称。信号固定表示在断电过程中，把掉电区域和掉电区域的交互线固定成一个特定的值。PLL表示锁相回路时钟。HSI为高速时钟。NSW为连接PLL/HSI的电源调压器的开关。
在电源由掉电模式切换至正常上电工作模式时，如图3所示，在监测到电源的当前状态为掉电模式，若此时监测到的状态切换触发条件为掉电模式唤醒时，按照对应的唤醒时序首先启动电源，此时电源的当前状态切换至电源初始启动状态，否则继续保持掉电模式；在电源初始启动状态下监测到的状态切换触发条件为vdd电源上电准备完毕时，随后电源的当前状态依次切换至等待低频时钟稳定状态，否则继续处于电源初始启动状态；在等待低频时钟稳定状态下监测到的状态切换触发条件为低频时钟准备完毕时，随后电源的当前状态依次切换至VCL上电控制状态和等待VDD上电稳定状态，否则继续处于等待低频时钟稳定状态；在等待VDD上电稳定状态下监测到的状态切换触发条件为BGR准备完毕时，随后电源的当前状态依次切换至打开PLL/HSI NSW开关状态、启动LDO打开状态和检测VCORE电压到达阈值状态，否则继续处于等待VDD上电稳定状态；在检测VCORE电压到达阈值状态下监测到的状态切换触发条件为VCORE区上电完成时，随后电源的当前状态依次切换至主LDO打开状态、开启外设LDO状态、启动LDO关闭状态；在启动LDO关闭状态下监测到的状态切换触发条件为主调压器准备完毕时，随后电源的当前状态切换至等待所有LDO稳定状态；在等待所有LDO稳定状态下监测到的状态切换触发条件为FLASH/PLL/HSI电源稳定时，随后电源的当前状态依次切换至接通RAM PSW开关状态和停止低频时钟状态；在停止低频时钟状态下监测到的状态切换触发条件为VCORE区电源上电准备完毕时，随后电源的当前状态切换至VCORE电源稳定状态，即由掉电模式切换至正常上电工作模式完毕；
在电源由待机模式切换至正常上电工作模式时，如图2所示，在监测到电源的当前状态为待机模式，若此时监测到的状态切换触发条件为待机模式唤醒时，按照对应的唤醒时序首先启动低频时钟，此时电源的当前状态切换至等待低速时钟稳定状态，否则继续保持待机模式；随后的唤醒时序与掉电模式的唤醒时序相同，此处不再赘述。
可以看出，电源的各低功耗模式的进入和唤醒形成的控制回路易追溯，无论是设计者还是验证者，都可以一目了然，目前电源所处的状态。
可以理解的是，在不同芯片存在不同的供电分区以及不同的低功耗模式时，其对应的关断时序和唤醒时序可以对应调整，并不以上述的关断时序和唤醒时序对本技术方案进行限定。
本发明的较佳的实施例中，低功耗模式包括待机模式，和/或掉电模式。
本发明还提供一种芯片的低功耗模式自动控制系统，应用上述的低功耗模式自动控制方法，如图6所示，低功耗模式自动控制系统包括：
电源控制模块1，连接为芯片供电的一电源2，电源控制模块1包括：
存储单元11，用于保存电源的至少一种低功耗模式关联的各供电分区的一关断时序和一唤醒时序，关断时序包括一进入状态和对应的一进入条件，唤醒时序包括一唤醒状态和对应的一唤醒条件；
控制单元12，连接存储单元11，用于监测电源的当前状态数据，并在当前状态数据符合进入状态和对应的进入条件时，控制电源按照关断时序依次关断关联的各供电分区的供电，以进入至对应的低功耗模式，
以及在当前状态数据符合唤醒状态和对应的唤醒条件时，控制电源按照唤醒时序依次接通关联的各供电分区的供电，以退出低功耗模式。
本发明的较佳的实施例中，电源2配置有一低频时钟3；
则在当前状态数据符合进入状态和对应的进入条件时，控制单元在低频时钟的下一个上升沿控制电源按照关断时序依次关断关联的各供电分区的供电，以进入至对应的低功耗模式；
以及在当前状态数据符合唤醒状态和对应的唤醒条件时，控制单元在低频时钟的下一个上升沿控制电源按照唤醒时序依次接通关联的各供电分区的供电，以退出低功耗模式。
本发明的较佳的实施例中，控制单元通过一状态机控制各低功耗模式关联的各供电分区的关断时序和唤醒时序。
本发明的较佳的实施例中，低功耗模式包括待机模式，和/或掉电模式。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种芯片的低功耗模式自动控制方法，其特征在于，所述芯片具有多个供电分区，通过一电源为各所述供电分区供电，所述芯片配置有一电源控制模块；
则所述低功耗模式自动控制方法包括：
步骤S1，于所述电源控制模块中配置所述电源的至少一种低功耗模式关联的各所述供电分区的一关断时序和一唤醒时序，所述关断时序包括一进入状态和对应的一进入条件，所述唤醒时序包括一唤醒状态和对应的一唤醒条件；
步骤S2，所述电源控制模块监测所述电源的当前状态数据，并在所述当前状态数据符合所述进入状态和对应的所述进入条件时，控制所述电源按照所述关断时序依次关断关联的各所述供电分区的供电，以进入至对应的所述低功耗模式，
以及在所述当前状态数据符合所述唤醒状态和对应的所述唤醒条件时，控制所述电源按照所述唤醒时序依次接通关联的各所述供电分区的供电，以退出所述低功耗模式。
2.根据权利要求1所述的低功耗模式自动控制方法，其特征在于，所述电源配置有一低频时钟；
则所述步骤S2中，在所述当前状态数据符合所述进入状态和对应的所述进入条件时，所述电源控制模块在所述低频时钟的下一个上升沿控制所述电源按照所述关断时序依次关断关联的各所述供电分区的供电，以进入至对应的所述低功耗模式；
以及在所述当前状态数据符合所述唤醒状态和对应的所述唤醒条件时，所述电源控制模块在所述低频时钟的下一个上升沿控制所述电源按照所述唤醒时序依次接通关联的各所述供电分区的供电，以退出所述低功耗模式。
3.根据权利要求1所述的低功耗模式自动控制方法，其特征在于，所述电源控制模块通过一状态机控制各所述低功耗模式关联的各所述供电分区的所述关断时序和所述唤醒时序。
4.根据权利要求1所述的低功耗模式自动控制方法，其特征在于，所述低功耗模式包括待机模式，和/或掉电模式。
5.一种芯片的低功耗模式自动控制系统，其特征在于，应用如权利要求1-4中任意一项所述的低功耗模式自动控制方法，所述低功耗模式自动控制系统包括：
电源控制模块，连接为所述芯片供电的一电源，所述电源控制模块包括：
存储单元，用于保存所述电源的至少一种低功耗模式关联的各所述供电分区的一关断时序和一唤醒时序，所述关断时序包括一进入状态和对应的一进入条件，所述唤醒时序包括一唤醒状态和对应的一唤醒条件；
控制单元，连接所述存储单元，用于监测所述电源的当前状态数据，并在所述当前状态数据符合所述进入状态和对应的所述进入条件时，控制所述电源按照所述关断时序依次关断关联的各所述供电分区的供电，以进入至对应的所述低功耗模式，
以及在所述当前状态数据符合所述唤醒状态和对应的所述唤醒条件时，控制所述电源按照所述唤醒时序依次接通关联的各所述供电分区的供电，以退出所述低功耗模式。
6.根据权利要求5所述的低功耗模式自动控制系统，其特征在于，所述电源配置有一低频时钟；
则在所述当前状态数据符合所述进入状态和对应的所述进入条件时，所述所述控制单元在所述低频时钟的下一个上升沿控制所述电源按照所述关断时序依次关断关联的各所述供电分区的供电，以进入至对应的所述低功耗模式；
以及在所述当前状态数据符合所述唤醒状态和对应的所述唤醒条件时，所述控制单元在所述低频时钟的下一个上升沿控制所述电源按照所述唤醒时序依次接通关联的各所述供电分区的供电，以退出所述低功耗模式。
7.根据权利要求5所述的低功耗模式自动控制系统，其特征在于，所述控制单元通过一状态机控制各所述低功耗模式关联的各所述供电分区的所述关断时序和所述唤醒时序。
8.根据权利要求5所述的低功耗模式自动控制系统，其特征在于，所述低功耗模式包括待机模式，和/或掉电模式。
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