[發明專利]基于有序控制的低功耗SOC電路及方法

在審

• 申請號: 200610114289.5
• 申請日: 2006-11-03
• 公開（公告）號: CN101174176A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 宋長竹;袁鋒
• 申請（專利權）人: 北京中電華大電子設計有限責任公司
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明主要應用于各種嵌入式SOC電路設計中。

背景技術

隨著超大規模集成電路工藝技術的發展，系統芯片(SoC，System-on-Chip)和IP技術越來越成為IC業界廣泛關注的焦點。SoC就是將系統的全部功能模塊集成到單一半導體芯片上，包括CPU、I/O接口、存儲器，以及一些重要的模擬集成電路。功能模塊化的系統芯片具有易于增加新功能和縮短上市時間的顯著特點，是IC設計業當前、乃至可預見未來的主流設計方式。

隨著SOC設計日益變得越來越大型化和復雜化，因而如何提高SOC系統的可靠性、穩定性、低功耗等問題成為了大家備受關注的問題。這些問題所涉及的內容十分廣泛，從物理實現到系統實現都可以采用各種方法來節省和優化，目前業界也一直在嘗試采用各種方法去減少系統使用期的失效率，功耗等問題，常見的問題有：

1.上電的過程，一方面系統的穩定性很弱，另一方面系統中所有的負載又需要開始工作，因而，研究如何提高上電過程系統的穩定性對于系統正常工作是很重要的因素。

2.系統從正常工作狀態進入到低功耗狀態，由于作為一個系統級的電路，并不是任何時候都需要每一個功能模塊都在運作，對于暫時不工作的模塊，可以將其關掉，當需要工作時再將其喚醒。因而可以有效的降低整個電路的功耗。但是如何使系統平滑的過渡到低功耗模式，也是值得研究的地方。

3.同樣，當系統從低功耗狀態返回到正常工作狀態也如此，如果沒有好的機制也會使系統產生不穩定，提出一種有效的解決方法不但使系統更加穩定而且使系統的壽命延長。

發明內容

本發明通過對系統進行有序的控制解決了上述問題，其具體技術方案根據圖1包括：

系統上電過程，系統進行控制使各個模塊逐步上電。

從正常工作狀態(Normal)狀態進入到低功耗(standby)狀態的過程中，系統進行控制，使需要進入低功耗的模塊逐步切換到低功耗狀態。

從低功耗(standby)狀態回到正常工作狀態(Normal)狀態，系統也進行控制逐步喚醒模塊，使模塊回到正常模式。

本文提出有序控制的概念目的就在考慮降低系統功耗同時提高系統的穩定性，其特點有以下幾方面：

1.上電的過程，系統中所有的負載沒有馬上全加到穩壓電源的輸出，而采用分級逐步加到穩壓電源上，一方面避免了瞬間加在穩壓電源的負載過大，提高了其穩定性，一定程度上延長了使用壽命；另一方面使各個負載都能得到穩定的電源，避免了負載上電壓不夠或太高使其不能正常工作。

2.系統從正常工作狀態進入到低功耗狀態，對于暫時不工作的模塊，可以將其關掉，當需要工作時再將其喚醒。因而可以有效的降低整個電路的功耗。但是如果系統中進入低功耗模式模塊都在同一時刻動作的話，會使系統穩定性下降。因為理論上在同一時刻動作，但實際上還是會有先后，假如系統中的穩壓電源先進入低功耗，相應帶負載能力減弱，但此時如果其他負載電路還沒有進入低功耗模式，相當于此時的穩壓電源還需要驅動大負載，從而對整個系統造成很大的破壞。采用有序控制后，當系統從正常模式進入到低功耗模式，可以合理安排系統中各個模塊，錯開各個模塊轉換的時間點，從而降低系統產生不穩定的概率。

3.同樣，當系統從低功耗狀態返回到正常工作狀態也如此，如果沒有進行有序控制，各個模塊返回正常狀態時刻點不可控。同理，如果穩壓電源晚于負載回到正常狀態，同步存儲器的時鐘先于片選有效，都會對系統造成損壞。因此，采用有序的控制，除了使系統中各個模塊嚴格按指標控制下進行動作，而且使各個狀態的轉變更加平穩。通過對系統有序的控制不但降低SOC系統的功耗，而且提高了系統的穩定性、可靠性和系統的使用壽命。

附圖說明

圖1系統狀態轉換圖

圖2系統結構框圖

具體實施方式

本發明針對具體SOC電路會有所不同，目的提出有序控制的概念，下面根據圖2主要介紹本發明的具體實施方式。

1.上電過程，穩壓電源開始正常工作，控制電路依次合上開關K1、K2……Kn；使穩壓電源的輸出逐步加到模擬模塊，數字IP，Memory等負載上。其中開關K1、K2……Kn合上的順序沒有規定，原則根據系統的要求，從而使系統中的各個模塊開始正常工作。

2.從正常工作(Normal)狀態進入到低功耗(standby)狀態，低功耗控制電路合上開關Ka1、Ka2……Kan；其中開關Ka1、Ka2……Kan合上的順序沒有規定，原則根據系統的要求，從而使系統的工作狀態逐步切換到低功耗模式。

3.從低功耗(standby)狀態回到到正常工作狀態(Normal)狀態，低功耗控制電路開始逐步逐步打開開關Ka1、Ka2……Kan；使模擬模塊，數字IP，Memory等逐步退出低功耗?狀態。其中開關Ka1、Ka2……Kan打開的順序沒有規定，原則根據系統的要求，從而使系統的工作狀態從低功耗狀態平穩的回到正常工作狀態。