[發明專利]一種多接口芯片低功耗模式的設計方法

在審

• 申請號: 202011175846.0
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112434773A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 馬千祥;袁永鋒
• 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: G06K19/077
• 分類號: G06K19/077
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及芯片設計領域，且可同時適用于安全和智能接觸類卡芯片。由于不同接口的響應速度、傳輸方式不一，多接口芯片的低功耗模式既要達到低功耗的要求又要能夠支持不同的接口應用場景。本發明提出了一種多接口芯片低功耗模式的設計方法。芯片在進入低功耗模式時系統檢測當前各個接口的狀態，根據當前接口狀態和接口響應速度要求的不同，芯片可控制為正常工作模式或進入完全低功耗模式或進入低功耗等待模式；芯片在低功耗模式下接收到接口請求后進行對應的硬件操作后判斷并決定芯片是否進入正常工作模式或保持低功耗等待模式/完全低功耗模式，或由完全低功耗模式進入低功耗等待模式，或由低功耗等待模式重新進入完全低功耗模式。

技術領域

本發明涉及數字芯片設計領域，特別適用于安全和智能卡芯片低功耗設計的一種方法。

背景技術

隨著社會和科技的不斷發展進步，安全芯片和智能卡芯片在很多領域得到了廣泛的應用，在銀行、社保、身份證、公交以及身份識別等領域得到了普及和推廣。但隨著市場需求的不斷變化，對芯片提出了更高的性能要求，芯片在滿足更多接口應用的同時又需保持較低的功耗消耗。因此，需要有一種兼顧多接口應用和低功耗要求的芯片來滿足這種需求。

本發明提出了一種能夠支持多接口的芯片低功耗設計方案，芯片包含有正常工作模式，完全低功耗模式和低功耗等待模式，支持接口暫停狀態、接口快速響應和一主多從應用下的接口地址匹配喚醒等。

發明內容

(1)發明目的

解決同時滿足芯片對接口暫停/接口快速響應、一主多從應用下的接口地址匹配喚醒的需求與芯片低功耗需求的問題。應用本發明可使芯片能夠兼顧多接口請求響應和最大限度低功耗的需求。

(2)技術方案

如圖1所示，該多接口芯片低功耗設計方案包含有正常工作模式、低功耗等待模式和完全低功耗模式等三種功耗狀態，同時具有A/B/C/D四種不同類型的外設接口，每個接口的啟動方式，傳輸狀態/模式各有不同。

該多接口芯片可根據當前的接口傳輸狀態在正常工作模式、低功耗等待模式和完全低功耗模式之間進行雙向跳轉，滿足接口應用的同時實現芯片功耗的最小化。

其工作原理如下：

如圖1所示，B接口傳輸速度可在10MHz/s以上，該接口在發出傳輸請求后無需接收slave應答就會馬上發送數據，這就要求芯片需能夠快速地響應該接口請求，在接收到接口請求后能夠立即接收該接口數據，否則可能會丟失數據。

在低功耗等待模式下，芯片可保留B接口對應的接收功能單元，同時為了降低功耗可關閉其他非必要功能單元。當有B接口喚醒信號到來，芯片可以在接受接口請求并接收接口數據的同時喚醒芯片由低功耗等待模式進入正常工作模式，以便芯片喚醒后對接收的接口數據進行對應的處理和響應。

如圖1所示，A接口在傳輸過程中會處于暫停狀態，且隨時可能重新繼續傳輸或者結束此次傳輸，即要求芯片能夠實時地檢測當前接口的狀態并和接收該接口數據。

在低功耗等待模式下，芯片可保留A接口對應的檢測接收功能，同時為了降低功耗可關閉其他非必要功能單元。當該接口由等待狀態重新發起傳輸時，芯片可以立即檢測到傳輸信號并接收接口數據；當芯片檢測到接口發出結束傳輸的信號后，芯片將關閉A接口對應的檢測接收功能，進一步降低芯片功能，同時芯片將由低功耗等待模式進入完全低功耗模式。

如圖1所示，C接口可支持一主多從應用下的地址匹配喚醒，一般地當C接口喚醒信號到來時芯片可由完全低功耗模式直接接入正常工作模式。為了降低功耗，避免芯片被主機對其他從設備的C接口傳輸請求頻繁喚醒芯片導致功耗消耗和浪費，在完全低功耗狀態下接收到C接口傳輸請求后使芯片由完全低功耗狀態進入低功耗等待狀態，僅開啟接收C接口數據接收功能。芯片接收到C接口地址幀后判斷地址是否匹配，若地址匹配則將繼續喚醒芯片進入正常工作模式，否則關閉C接口數據接收功能，進一步降低功耗，使芯片重新進入低功耗等待模式。