CN117439599A - 振荡器控制系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种具有节省功率的动态控制的振荡器控制系统，包括：振荡器，响应于接收到振荡器启用信号而提供振荡器时钟信号；系统时钟信号发生器，生成系统时钟信号；系统控制器，从时钟信号发生器接收系统时钟信号；以及振荡器控制器，将振荡器启用信号提供到振荡器并接收振荡器时钟信号，从时钟信号发生器接收系统时钟信号并从系统控制器接收系统模式信号，并且从振荡器控制系统的输入接收第一状态信号变化，在接收到第一状态信号变化时，振荡器控制器通过在从接收到状态信号变化开始的第一设置时间周期之后停用系统时钟信号，并在第一设置时间周期之后的第二设置时间周期之后停用振荡器启用信号，将振荡器控制系统从振荡器时钟信号和系统时钟信号被启用的第一模式转换到振荡器时钟信号和系统时钟信号被停用的第二模式。

Description

振荡器控制系统
技术领域
本公开涉及一种具有节省功率的动态控制的振荡器控制系统。
背景技术
在常规嵌入式振荡器系统中，系统时钟是功耗的主要来源，即使在低功率模式中时也是如此，这是因为通常使用低频时钟源来使系统能够从低功率模式唤醒到高功率模式以维持同步操作。因此，一般的问题是如何减少低功率模式中的功耗，同时维持唤醒后的正确操作。
发明内容
根据第一方面，提供了一种振荡器控制系统，其包括：
振荡器，所述振荡器被配置成响应于接收到振荡器启用信号而提供振荡器时钟信号；
系统时钟信号发生器，所述系统时钟信号发生器被配置成生成系统时钟信号；
系统控制器，所述系统控制器被连接以从所述时钟信号发生器接收系统时钟信号；以及
振荡器控制器，所述振荡器控制器被配置成将所述振荡器启用信号提供到所述振荡器并接收所述振荡器时钟信号，从所述时钟信号发生器接收所述系统时钟信号并从所述系统控制器接收系统模式信号，并且从所述振荡器控制系统的输入接收第一状态信号变化，
其中在接收到所述第一状态信号变化时，所述振荡器控制器被配置成通过在从接收到所述状态信号变化开始的第一设置时间周期之后停用所述系统时钟信号，并在所述第一设置时间周期之后的第二设置时间周期之后停用所述振荡器启用信号，来将所述振荡器控制系统从所述振荡器时钟信号和系统时钟信号被启用的第一模式转换到所述振荡器时钟信号和系统时钟信号被停用的第二模式。
在第一设置时间周期之后的第二设置时间周期之后停用振荡器使得振荡器控制系统能够以允许需要系统时钟信号的过程有时间关闭的方式置于第二低功率模式中，在此之后可停用振荡器时钟信号。这使得系统能够在维持同步操作的同时从低功率模式唤醒，而不需要维持低频时钟源。
振荡器控制器可包括用以将第一设置时间周期限定为第一数目的振荡器时钟循环的第一计数器，以及用以将第二设置时间周期限定为第二数目的振荡器时钟循环的第二计数器。第一数目可以是十个或更多个振荡器时钟循环。第二数目可以是两个或更多个振荡器时钟循环。
振荡器控制器可被配置成如果在第一设置时间周期期间接收到第二状态信号变化，则维持第一模式。这减少了不必要的开关操作的数目，由此减少了系统对变化和命令的响应时间。
振荡器控制器可被配置成当第二模式中时，在接收到第三状态信号变化时启用振荡器以启动振荡器时钟信号。振荡器控制器可被配置成在启用振荡器启用信号之后的第三时间周期之后，向系统时钟信号发生器提供信号以启动系统时钟信号，然后进入第一模式。第三时间周期提供振荡器时钟信号在系统时钟启动之前稳定的时间，从而使得系统能够同步地从第二模式切换到第一模式。振荡器控制器可包括被配置成将第三设置时间周期限定为第三数目的振荡器时钟循环的第三计数器。
根据第二方面，提供了一种操作振荡器控制系统的方法，所述振荡器控制系统包括振荡器、系统时钟信号发生器、系统控制器和振荡器控制器，所述方法包括：
所述振荡器控制器从所述振荡器控制系统的第一输入接收第一状态信号变化，且通过在从接收到所述状态信号变化开始的第一设置时间周期之后停用所述系统时钟信号发生器，并在所述第一设置时间周期之后的第二设置时间周期之后停用所述振荡器，来将所述振荡器控制系统从振荡器时钟信号和系统时钟信号被启用的第一模式转换到所述振荡器时钟信号和系统时钟信号被停用的第二模式。
在第一模式中，振荡器可响应于从振荡器控制器接收到振荡器启用信号而将振荡器时钟信号提供到振荡器控制器。
在第一模式中，系统控制器可从时钟信号发生器接收系统时钟信号。
振荡器控制器可包括用以将第一设置时间周期限定为第一数目的振荡器时钟循环的第一计数器，以及用以将第二设置时间周期限定为第二数目的振荡器时钟循环的第二计数器。第一数目可以是十个或更多个振荡器时钟循环。第二数目可以是两个或更多个振荡器时钟循环。
如果在第一设置时间周期期间接收到第二状态信号变化，则振荡器控制器可维持第一模式。
振荡器控制器可在第二模式中时在接收到第三状态信号变化时启用振荡器以启动振荡器时钟信号。
本发明的这些以及其它方面将通过下文所描述的实施例显而易见，并且将参考下文所描述的实施例阐明本发明的这些以及其它方面。
附图说明
将参考图式仅借助于例子描述实施例，在图式中：
图1是示例振荡器控制系统的示意图；
图2是图1的系统的示例振荡器控制器的示意图；
图3是示出在关机序列期间振荡器控制系统中的各种信号的示意性定时图；
图4是说明振荡器控制系统中在唤醒序列期间的各种信号的示意性时序图；
图5是示出在监测和预测唤醒序列期间振荡器控制系统中的各种信号的示意性定时图；
图6是示出从待用模式开始操作振荡器控制系统的示例方法的示意性流程图；并且
图7是示出从低功率模式开始操作振荡器控制系统的示例方法的示意性流程图。
应注意，图式为图解性的且未按比例绘制。为在图示中清楚和方便起见，这些图式的各部分的相对尺寸和比例已通过在大小上放大或缩小而示出。相同的附图标记一般用于指代在被修改的和不同的实施例中的对应或类似特征。
具体实施方式
图1示出示例振荡器控制系统100。系统100包括振荡器101、振荡器控制器102、时钟信号发生器(或时钟发生器单元CGU)103和系统控制器104。振荡器控制器102将振荡器启用信号en_osc提供到振荡器101，且从振荡器101接收振荡器时钟信号osc_clk。系统控制器104将系统模式信号sys_mode提供到振荡器控制器102以控制振荡器控制器102的操作模式。时钟信号发生器103从振荡器控制器102接收时钟启用信号clk_enable，且将系统时钟信号sys_clk提供到振荡器控制器102和系统控制器104。
主机存取命令解码器105被配置成从主机总线存取输入106接收命令，且响应于对应的所接收命令而将唤醒信号cmd_wakeup提供到振荡器控制器102。主机存取命令解码器105用于转化从主机总线存取输入106接收的可例如呈根据I2C通信协议的格式的命令，且根据所接收命令提供唤醒信号cmd_wakeup。
引脚输入108将引脚输入信号pin_change提供到振荡器控制器102。信号滤波器107对引脚输入信号进行滤波且将引脚去抖动信号pin_deb提供到振荡器控制器102，如果引脚输入信号改变且在设置时间周期内保持在改变状态，则引脚去抖动信号改变。引脚去抖动信号pin_deb供振荡器控制器102用于将使用en_osc信号的振荡器101关机。
系统控制器104被配置成控制系统100的操作，包括操作模式，例如其中所有时钟信号被停用的低功率关机模式。振荡器控制器102被配置成控制振荡器101的操作，即，响应于来自系统控制器104、命令解码器105和引脚输入108的输入信号而打开和关闭振荡器101。振荡器控制器102被配置成确定唤醒和关机操作的优先级以避免不必要的关机。
图2示出振荡器控制器102的更详细示意图。来自引脚输入108的引脚输入信号pin_change和来自命令解码器105的唤醒信号cmd_wakeup被提供到振荡器唤醒控制模块201，所述振荡器唤醒控制模块201将振荡器唤醒信号osc_wakeup提供到振荡器锁存模块203。振荡器锁存模块203被配置成执行预唤醒检查且将第一振荡器控制信号205提供到振荡器启用模块204，所述振荡器启用模块204将振荡器启用信号en_osc提供到振荡器101且将时钟启用信号clk_enable提供到时钟信号发生器103。来自输入信号滤波器107的引脚去抖动信号pin_deb和来自系统控制器104的系统模式信号sys_mode被提供到振荡器停用控制模块202，所述振荡器停用控制模块202将第二振荡器控制信号206提供到振荡器启用模块204。
pin_change和cmd_wakeup信号用于执行唤醒操作，而pin_deb和sys_mode信号用于执行关机操作。en_osc信号直接控制振荡器101的操作，即，当en_osc被启用时，振荡器101打开，而当en_osc被停用时，振荡器101关闭。clk_enable信号控制由时钟发生器103生成的系统时钟。
图3示出振荡器控制系统100在关机序列期间的定时图，示出振荡器时钟信号osc_clk、系统状态sys_state、振荡器关闭启用信号osc_off_en、系统功能停止信号sys__func_stop、时钟启用信号clk__enable、振荡器启用信号e_osc和系统时钟信号sys_clk。振荡器关闭启用信号osc_off_en由振荡器启用模块204提供到振荡器101。系统功能停止信号sys_func_stop由系统控制器104提供到振荡器控制器102。
最初，振荡器控制系统处于第一或待用模式，其中时钟启用信号clk_enable和振荡器启用信号en_osc高，振荡器时钟信号osc_clk和系统时钟信号sys_clk可操作，振荡器关闭启用信号osc_off_en低，并且系统功能停止信号sys_func_stop低。在时间T1，振荡器控制器接收第一状态信号变化，所述第一状态信号变化触发osc_off_en改变，使得系统通过启动限定系统过程停止的第一时间周期301的时钟关闭序列而开始转换到第二低功率模式。在此第一时间周期301结束时，在时间T2，sys_func_stop信号变高，由限定时间周期301的内部计数器111(图1)触发，从而指示振荡器可以关机。同时，clk_enable信号变低，使得系统时钟被停用。在第二时间周期302中，系统时钟信号sys_clk停止，随后在时间T3，osc_off_en和en_osc信号变低，这停用振荡器时钟信号osc_clk。然后，所述系统处于第二低功率模式，其中没有时钟信号活动。
以上操作序列确保当系统时钟被停用时没有系统过程运行，且确保振荡器时钟仅在系统时钟被停用后被停用。根据所有系统过程停止所花费的时间和系统时钟停止所花费的时间来选择第一时间周期301和第二时间周期302的长度。在图3中的例子中，第二时间周期302为振荡器时钟信号osc_clk的两个时钟循环，这确保系统时钟信号在振荡器停止之前停止。因此，在一般方面，第二时间周期302为振荡器时钟信号osc_clk的两个或更多个时钟循环。第一时间周期301为振荡器时钟的多个循环，在示出的例子中，所述振荡器时钟的多个循环为至少10个循环。第一时间周期和第二时间周期可由振荡器控制器102中的相应第一计数器111和第二计数器112设置。
图4示出另一操作顺序，其中振荡器控制系统100从其中振荡器时钟和系统时钟关闭的第二低功率模式转换到其中振荡器时钟和系统时钟两者打开的第一待用模式。在时间T4，振荡器控制器102接收呈pin_change信号从低变高的形式的状态信号变化，这使振荡器唤醒控制器201启用osc_wakeup信号且使振荡器打开/关闭控制器204启用clk_enable信号和en_osc信号。sys_fumc_stop信号从高变低。在时间T5，osc_stable信号变高，从而指示振荡器时钟信号稳定且系统时钟可启动。时间T4与时间T5之间的时间周期401可由振荡器控制器102中的计数器113设置，所述计数器113被设置为对振荡器被视为稳定之前的时钟循环的数目计数。然后，时钟发生器103启动系统时钟。一旦系统时钟信号sys_clk启动，在可由另外的计数器114设置的另外的时间周期402之后，振荡器唤醒信号osc_wakeup在时间T6变低，并且振荡器控制系统100从低功率模式退出，且进入待用模式，其中振荡器时钟信号osc_clk和系统时钟信号sys_clk可操作。
图5示出振荡器控制系统100执行监测和预测唤醒序列的操作顺序。通过pin_change信号改变在时间T7接收状态信号变化，这触发振荡器唤醒信号osc_wakeup改变。pin_deb信号在第一去抖动时间501之后响应于pin_change信号而改变，所述第一去抖动时间501可例如约为80ms。然后，振荡器控制器100通过在将系统时钟sys_clk关机之前等待设置时间周期(即，上文所描述的图3的时间周期301)而开始关机过程。然而，在此时间周期结束之前，振荡器控制器再次接收呈pin_deb信号改变的形式的另外的状态信号变化，这是因为pin_change信号在时间T8变高，从而使pin_deb信号在时间T9在第二去抖动时间502之后改变，第二去抖动时间502例如为约100ms。这触发振荡器控制器将振荡器控制系统100维持在待用模式中，且系统时钟信号和振荡器时钟信号得以维持。
图6是示出如上文关于图3和5所陈述的一系列操作的示意性流程图。在第一步骤601中，系统处于第一待用模式，其中振荡器时钟信号和系统时钟信号两者都可操作。系统保持处于待用模式直到接收到状态信号变化(步骤602)，此时启动第一计数器111(步骤603)。如果在第一计数器111处于运行中时且在第一时间周期到期(步骤605)之前接收到另外的状态信号变化(步骤604)，则系统恢复到待用模式(步骤601)。否则，一旦由第一计数器111设置的第一时间周期到期(步骤605)，则停止系统时钟且启动第二计数器112(步骤606)。一旦由第二计数器112限定的第二时间周期到期(步骤607)，则停止振荡器时钟(步骤608)且系统处于第二低功率模式。
图7是示出如上文关于图4所陈述的一系列操作的另外的流程图。在第一步骤701中，系统处于第二低功率模式。如果接收到状态信号变化(步骤702)，则启动振荡器时钟且启动第三计数器113(步骤703)，否则系统保持在低功率模式中。一旦第三时间周期到期(步骤704)，指示振荡器时钟信号稳定，则启动系统时钟(步骤705)且启动第四计数器114。一旦第四时间周期到期(步骤706)，则系统处于第一待用模式(步骤707)。
如本文中所描述的振荡器控制系统的优点在于可将所有时钟信号关机到低功率状态以节省功率，且从低功率状态启用异步唤醒。通过在接收到状态信号变化之后延迟系统时钟的关机，可避免不必要的关机。
通过阅读本公开，本领域的技术人员将明白其它变化和修改。此类变化和修改可涉及等效和其它特征，这些等效和其它特征在振荡器控制系统领域中已经是已知的，且可用作本文已经描述的特征的替代或补充。
尽管所附权利要求书是针对特定特征组合，但应理解，本发明的公开内容的范围还包括本文中明确地或隐含地公开的任何新颖特征或任何新颖特征组合或其任何一般化形式，而不管所述新颖特征是否涉及与当前在任何权利要求中要求保护的本发明相同的发明或所述新颖特征是否缓解与本发明所缓解的任一或全部技术问题相同的技术问题。
在单独的实施例的上下文中描述的特征也可以在单个实施例中以组合形式提供。相反，为了简洁起见，在单个实施例的情形中所描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合形式提供。申请人特此提醒，在审查本申请或由此衍生的任何另外的申请期间，可针对此类特征和/或此类特征的组合而制定新的权利要求。
为了完整起见，还规定术语“包括”不排除其它元件或步骤，术语“一”或“一个”不排除多个、单个处理器或其它单元可以实现在权利要求中所述的若干构件的功能，并且权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种振荡器控制系统，其特征在于，包括：
振荡器，所述振荡器被配置成响应于接收到振荡器启用信号而提供振荡器时钟信号；
系统时钟信号发生器，所述系统时钟信号发生器被配置成生成系统时钟信号；
系统控制器，所述系统控制器被连接以从所述时钟信号发生器接收系统时钟信号；以及
振荡器控制器，所述振荡器控制器被配置成将所述振荡器启用信号提供到所述振荡器并接收所述振荡器时钟信号，从所述时钟信号发生器接收所述系统时钟信号并从所述系统控制器接收系统模式信号，并且从所述振荡器控制系统的输入接收第一状态信号变化，
其中在接收到所述第一状态信号变化时，所述振荡器控制器被配置成通过在从接收到所述状态信号变化开始的第一设置时间周期之后停用所述系统时钟信号，并在所述第一设置时间周期之后的第二设置时间周期之后停用所述振荡器启用信号，来将所述振荡器控制系统从所述振荡器时钟信号和系统时钟信号被启用的第一模式转换到所述振荡器时钟信号和系统时钟信号被停用的第二模式。
2.根据权利要求1所述的振荡器控制系统，其特征在于，所述振荡器控制器包括用以将所述第一设置时间周期限定为第一数目的振荡器时钟循环的第一计数器，以及用以将所述第二设置时间周期限定为第二数目的振荡器时钟循环的第二计数器。
3.根据权利要求1所述的振荡器控制系统，其特征在于，所述振荡器控制器被配置成如果在所述第一设置时间周期期间接收到第二状态信号变化，维持所述第一模式。
4.根据权利要求1所述的振荡器控制系统，其特征在于，所述振荡器控制器被配置成当在所述第二模式中时，在接收到第三状态信号变化时启用所述振荡器以启动所述振荡器时钟信号。
5.根据权利要求4所述的振荡器控制系统，其特征在于，所述振荡器控制器被配置成在启用所述振荡器启用信号之后的第三时间周期之后，向所述系统时钟信号发生器提供信号以启动所述系统时钟信号，然后进入所述第一模式。
6.一种操作振荡器控制系统的方法，所述振荡器控制系统包括振荡器、系统时钟信号发生器、系统控制器和振荡器控制器，其特征在于，所述方法包括：
所述振荡器控制器从所述振荡器控制系统的第一输入接收第一状态信号变化，且通过在从接收到所述状态信号变化开始的第一设置时间周期之后停用所述系统时钟信号发生器，并在所述第一设置时间周期之后的第二设置时间周期之后停用所述振荡器，来将所述振荡器控制系统从振荡器时钟信号和系统时钟信号被启用的第一模式转换到所述振荡器时钟信号和系统时钟信号被停用的第二模式。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述第一模式中，所述振荡器响应于从所述振荡器控制器接收到振荡器启用信号而将所述振荡器时钟信号提供到所述振荡器控制器。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述振荡器控制器包括用以将所述第一设置时间周期限定为第一数目的振荡器时钟循环的第一计数器，以及用以将所述第二设置时间周期限定为第二数目的振荡器时钟循环的第二计数器。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，如果在所述第一设置时间周期期间接收到第二状态信号变化，所述振荡器控制器维持所述第一模式。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当在所述第二模式中时，所述振荡器控制器在接收到第三状态信号变化时启用所述振荡器以启动所述振荡器时钟信号。
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