[發(fā)明專利]芯片配置寄存器模塊低功耗設(shè)計

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910117052.6
• 申請日: 2009-06-29
• 公開（公告）號: CN101937420A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏洪鋒;陳峰
• 申請（專利權(quán)）人: 龍迅半導(dǎo)體科技(合肥)有限公司
• 主分類號: G06F15/76
• 分類號: G06F15/76;G06F1/00;G06F1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利屬于CMOS集成電路領(lǐng)域，針對所有包含CMOS數(shù)字電路并且采用I2C接口配置寄存器的芯片。本專利不限于某一個集成電路生產(chǎn)工藝，它涵蓋0.35um，0.25um，0.18um，0.13um，90nm，65nm，45nm，32nm以及與這些工藝相關(guān)的收縮(shrink)工藝。本技術(shù)適用于SoC，ASIC和其它采用I2C接口配置寄存器的芯片的設(shè)計，在不影響配置功能的前提下顯著降低功耗，以滿足低功耗的需求。

二.背景技術(shù)

出于對系統(tǒng)穩(wěn)定性和成本的考慮，市場對芯片的功能和性能提出越來越高的要求。系統(tǒng)級用戶希望盡可能地降低系統(tǒng)電路的設(shè)計復(fù)雜程度，同時要求盡可能簡單的芯片外圍電路。這使得越來越多的功能被集成到芯片里，導(dǎo)致現(xiàn)代集成電路的規(guī)模的日益增大。一般來講，對于此類多功能的芯片，在某些應(yīng)用場合，芯片的一部分功能會使用，而在另一種應(yīng)用中，芯片的另一部分功能會使用。大多數(shù)情況下，在一種應(yīng)用中，不是所有的芯片功能都被使用。所以，對芯片各個功能的控制就成為必要。一方面是選擇一種需要的功能，另一方面是降低不必要的功耗。

現(xiàn)代的大規(guī)模芯片的功能很復(fù)雜，例如，為了擴(kuò)大應(yīng)用范圍要求包含實(shí)現(xiàn)同一功能的幾種接口、為了提高靈活性要求大多數(shù)模塊的功能都可以獨(dú)立開關(guān)、還有總線位寬和運(yùn)行速度等參數(shù)的選擇等，這些功能都需要相應(yīng)的寄存器來配置。一個芯片中含有數(shù)以千計的配置寄存器已經(jīng)很常見。為了保持良好的兼容性，這些寄存器一般通過PHILIPS?I2C接口來配置。為了提高配置速度，一般系統(tǒng)主設(shè)備會使用快速模式(400KHz)甚至高速模式(3.4MHz)來訪問這些寄存器。為了符合I2C的規(guī)范(例如，為了靈活應(yīng)用于不同總線負(fù)載的場合，要求SCL/SDA建立和保持時間、濾除總線毛刺的脈寬等精確可控)，提供給芯片配置寄存器模塊的系統(tǒng)時鐘(System?Clock)頻率應(yīng)該在百兆赫茲的量級。所以，即使芯片關(guān)閉所有功能處于待機(jī)節(jié)電模式(Power?Down?Mode)，配置寄存器模塊本身的功耗也是很可觀的，尤其是對于功耗要求很高的手持移動設(shè)備。在持續(xù)正常工作情況下，當(dāng)寄存器配置完畢后，此模塊處于一種相對靜態(tài)的狀態(tài)(一般會周期性或間歇性的工作，例如檢測芯片內(nèi)各種工作狀態(tài))，如果在此期間也能設(shè)法降低此模塊的功耗，對于提高設(shè)備的續(xù)航時間是很有意義的。功耗降低的同時也會降低芯片的發(fā)熱量，可以提高系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。

三.發(fā)明內(nèi)容

本專利提出的芯片配置寄存器模塊低功耗設(shè)計方法包括：一個簡單的RC濾波器(RC?Filter)、一個簡單的異步I2C?Slave(Simple?Async?I2C?Slave)、一個全功能的同步I2C?Slave(Fully?Functional?Sync?I2C?Slave)、寄存器組(Reg1，Reg2，Reg3等等)和一個門控時鐘生成單元(Gated?Clock?Generator)。本專利提出的降低芯片配置寄存器模塊功耗的方法是：在正常工作模式下，同步Slave讀寫寄存器組。沒有被訪問的其它所有寄存器組的時鐘會被自動關(guān)閉。當(dāng)系統(tǒng)配置完成后，如果同步Slave沒有被訪問，所有寄存器組的時鐘會被自動關(guān)閉。當(dāng)同步Slave再次被訪問時，被訪問的寄存器組的時鐘會被自動打開，而其它寄存器組的時鐘仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。在正常工作模式下，異步Slave被關(guān)閉。如果系統(tǒng)不使用此芯片，會配置此芯片為待機(jī)節(jié)電模式，此時同步Slave和所有寄存器組的時鐘都被關(guān)閉，而異步Slave則開始工作，檢測芯片是否被訪問。一旦檢測到芯片再次被訪問，它會開啟同步Slave，使其正常工作，同時待機(jī)節(jié)電狀態(tài)被自動解除，異步Slave被自動關(guān)閉。異步Slave工作在I2C總線的頻率，所以其在工作狀態(tài)時只需要極少的功耗。

本專利提出的配置寄存器模塊低功耗設(shè)計方法僅僅針對于配置寄存器模塊本身，而芯片的其它模塊是否處于待機(jī)節(jié)電狀態(tài)由其它相關(guān)寄存器來控制。所以，只要相關(guān)寄存器被配置為待機(jī)節(jié)電模式，其它模塊就會處于待機(jī)節(jié)電狀態(tài)，而與芯片是否被系統(tǒng)主機(jī)訪問無關(guān)。但是，配置寄存器模塊本身的工作狀態(tài)是與此相關(guān)的。由此可進(jìn)一步將待機(jī)節(jié)電模式細(xì)分成兩種待機(jī)節(jié)電模式：普通待機(jī)節(jié)電模式(配置寄存器模塊正常工作而其它模塊待機(jī)節(jié)電)和深度待機(jī)節(jié)電模式(配置寄存器模塊和其它模塊均待機(jī)節(jié)電)。本文描述的待機(jī)節(jié)電模式為深度待機(jī)節(jié)電模式。

四.附圖說明