專利名稱：片上系統(tǒng)及其休眠和喚醒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及片上系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種片上系統(tǒng)低功耗電源切換及其休眠和喚醒技術(shù)。
背景技術(shù)：
在片上系統(tǒng)(System On Chip，簡稱“S0C”)領(lǐng)域中，低功耗技術(shù)一直是熱點，在一般的SOC低功耗設(shè)計中都是采用門控時鐘(Clock Gating)或是門控電源(Power Gating) 的方法進行功耗控制。
Clock feting技術(shù)是采取關(guān)閉數(shù)字電路時鐘的方式來降低功耗。門控時鐘的基本思想是在寄存器不工作時(使能信號無效時)，把時鐘關(guān)掉，從而時鐘樹上的緩沖器及寄存器都不會再有動態(tài)功耗。這種降低功耗的方法的缺陷是雖然降低了動態(tài)功耗，但是對于互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide kmiconductor，簡稱“CMOS”)的靜態(tài)功耗是無法降低的。
Power feting技術(shù)是采取關(guān)閉數(shù)字電路電源的方式來降低功耗。降低功耗最直觀的思想就是在不需要電路工作時把它的電源關(guān)掉，這樣動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗就全沒有了， 在需要電路工作時，再把電源打開，這就是門控電源。這種方法需要依賴于特定的單元如 MT-CMOS來實現(xiàn)，對于工藝有特定的要求，而且，當(dāng)調(diào)用特定的單元來實現(xiàn)的時候，必須對該單元進行單獨的電源線布局，使得對后端布局布線有相當(dāng)程度的要求。
在電能計量芯片的供電系統(tǒng)中一般有外部系統(tǒng)供電與電池供電兩種方式，當(dāng)外部系統(tǒng)電源斷電的時候，電能計量芯片不再計量電能，改為電池供電，此時需要盡可能減少芯片的功耗以防止電池電能耗盡，同時還需要將之前電能計量的數(shù)據(jù)保存下來，以便查詢。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，簡單的ClockGating和Power feting技術(shù)不能完全解決電能計量芯片的功耗問題。因此，本發(fā)明提供了一種能夠有效降低數(shù)字電路的動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗，并保證必要的信息不丟失，芯片集成度高，且外圍電路結(jié)構(gòu)簡單的片上系統(tǒng)技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種片上系統(tǒng)及其休眠和喚醒方法，可以降低數(shù)字電路的動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗，還可以保證必要的信息不會丟失，并且不需要依賴于特定的工藝或器件的支持，非常有利于布局布線。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式公開了一種片上系統(tǒng)，包括分別工作在不同電壓域的主電壓域電路和從電壓域電路，主電壓域電路和從電壓域電路之間以電平轉(zhuǎn)換單元相連，該電平轉(zhuǎn)換單元用于在兩個電壓域電路之間相互轉(zhuǎn)換信號電平，并且在從電壓域電路掉電時，將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為0或1 ；
主電壓域電路中包括時鐘單元、復(fù)位單元、第一存儲單元、電源管理單元和穩(wěn)壓器單元；從電壓域電路中包括微控制單元；
主電壓域電路由片外電源供電；
穩(wěn)壓器單元用于將主電壓域中的電壓轉(zhuǎn)換為從電壓域中的電壓，并為從電壓域電路供電；
電源管理單元輸出一組電壓選擇信號給穩(wěn)壓器單元，控制穩(wěn)壓器單元輸出多種不同的電壓給從電壓域電路；
微控制單元在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到第一存儲單兀。
本發(fā)明的實施方式還公開了一種片上系統(tǒng)的休眠方法，用于如上文所述的片上系統(tǒng)，包括以下步驟
電源管理單元通過外部電源檢測管腳檢測到外部供電系統(tǒng)掉電后發(fā)出的指示掉電信號，并將該指示掉電信號輸出給微控制單元；
微控制單元接收掉電指示信號，在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到主電壓域電路中的第一存儲單元；
電源管理單元改變第一控制信號，將電源切換到電池供電輸入管腳；
電源管理單元改變第二控制信號，將主電壓域電路中的穩(wěn)壓器單元關(guān)閉，整個從電壓域掉電；
電平轉(zhuǎn)換單元將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為0或1。
本發(fā)明的實施方式還公開了一種片上系統(tǒng)的喚醒方法，用于如上文所述的片上系統(tǒng)，電源管理單元通過外部系統(tǒng)供電輸入管腳或者外部電源檢測管腳監(jiān)測到外部供電系統(tǒng)電壓回升；
電源管理單元改變第二控制信號，將穩(wěn)壓器單元打開，實現(xiàn)喚醒；
電平轉(zhuǎn)換單元將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號轉(zhuǎn)變?yōu)閺碾妷河蛑邢嚓P(guān)寄存器的復(fù)位值。
本發(fā)明實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于
設(shè)計了主、從電壓域，微控制單元所在的從電壓域可以關(guān)閉或降壓，在從電壓域電路掉電前，微控制單元將從電壓域電路中的信息保存到主電壓域電路中的存儲器中，可以降低數(shù)字電路的動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗，還可以保證必要的信息不會丟失，并且不需要依賴于特定的工藝或器件的支持，非常有利于布局布線。
進一步地，主電壓域電路中包括電源管理單元和穩(wěn)壓器單元，負責(zé)對從電壓域電路供電，芯片外部只需要對主電壓域電路供一路電源即可，在一個芯片上完成了與功耗控制相關(guān)的所有功能，提高了集成度，簡化了外圍電路的設(shè)計。
進一步地，外部系統(tǒng)供電輸入管腳在芯片外接有一電容，自動檢測到外部系統(tǒng)電源掉電后，利用外部系統(tǒng)供電輸入管腳和外部電源檢測管腳對于掉電情況的反應(yīng)時間不同，將必要的數(shù)據(jù)保存到主電壓域電路中的第一存儲單元中，保證必要的信息不會丟失。
進一步地，喚醒之后讓從電壓域電路處于復(fù)位狀態(tài)，避免發(fā)生電路工作混亂，直至從電壓域電路的電壓恢復(fù)到正常值，再放開復(fù)位，讓整個電路重新正常工作。


圖1是本發(fā)明第一實施方式中一種片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2本發(fā)明第二實施方式中一種片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖3本發(fā)明第二實施方式中一種電平轉(zhuǎn)換單元的掉電保護功能示意圖4是本發(fā)明第三實施方式中一種片上系統(tǒng)的休眠方法的流程示意圖5是本發(fā)明第三實施方式中一種休眠時的片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明第四實施方式中一種片上系統(tǒng)的喚醒方法的流程示意圖7是本發(fā)明第四實施方式中片上系統(tǒng)兩種喚醒方式的示意圖。
具體實施方式
在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護的技術(shù)方案。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述。
本發(fā)明第一實施方式涉及一種片上系統(tǒng)。圖1是該片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體地說，如圖1所示，這是片上系統(tǒng)芯片的整體架構(gòu)，整個芯片分為主(Master， 簡稱“Μ”)電壓域和從(Slave，簡稱“S”)電壓域。
該片上系統(tǒng)包括分別工作在不同電壓域的主電壓域電路和從電壓域電路，主電壓域電路和從電壓域電路之間以電平轉(zhuǎn)換單元相連，該電平轉(zhuǎn)換單元用于為兩個電壓域電路之間相互轉(zhuǎn)換信號電平，并且在從電壓域電路掉電時，將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為0或1。
主電壓域電路中包括時鐘單元、復(fù)位單元、第一存儲單元、電源管理單元和穩(wěn)壓器單元。
從電壓域電路中包括微控制單元、運算單元和第二存儲單元。從電壓域的時鐘和復(fù)位信號均由主電壓域中的時鐘單元和復(fù)位單元提供。
第一存儲單元是數(shù)據(jù)存儲單元，第二存儲單元是程序存儲單元，用來存儲主程序。
主電壓域電路由片外電源供電。
穩(wěn)壓器單元用于將主電壓域中的電壓轉(zhuǎn)換為從電壓域中的電壓，并為從電壓域電路供電。
電源管理單元輸出一組電壓選擇信號給穩(wěn)壓器單元，控制穩(wěn)壓器單元輸出多種不同的電壓給從電壓域電路。
還有三個與電源管理相關(guān)的管腳，分別是電池供電管腳Vbattery，外部系統(tǒng)供電輸入管腳Vsys，外部電源檢測管腳Vdcin。
微控制單元在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到第一存儲單兀。
本發(fā)明中，片上系統(tǒng)設(shè)計了主、從電壓域，微控制單元所在的從電壓域可以關(guān)閉或降壓，在從電壓域掉電前，微控制單元將從電壓域中的信息保存到主電壓域中的存儲器中， 可以降低數(shù)字電路的動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗，還可以保證必要的信息不會丟失，并且不需要依賴于特定的工藝或器件的支持，非常有利于布局布線。
本發(fā)明第二實施方式涉及一種片上系統(tǒng)。圖2該片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
第二實施方式在第一實施方式的基礎(chǔ)上進行了改進，主要改進之處在于主電壓域中包括電源管理單元和穩(wěn)壓器單元，負責(zé)對從電壓域供電，芯片外部只需要對主電壓域供一路電源即可，在一個芯片上完成了與功耗控制相關(guān)的所有功能，提高了集成度，簡化了外圍電路的設(shè)計。外部系統(tǒng)供電輸入管腳Vsys在芯片外接有一電容C，電源管理單元自動檢測到外部系統(tǒng)電源掉電后，利用外部系統(tǒng)供電輸入管腳Vsys和外部電源檢測管腳Vdcin 對于掉電情況的反應(yīng)時間不同，將必要的數(shù)據(jù)保存到主電壓域的第一存儲單元中，保證必要的信息不會丟失。
具體地說，如圖2所示，
電源管理單元上有三個與片外系統(tǒng)連接的管腳，分別是電池供電輸入管腳 Vbattery、外部系統(tǒng)供電輸入管腳Vsys和外部電源檢測管腳Vdcin。
電源管理單元中包括第一多路復(fù)用子單元和電壓控制子單元。
第一多路復(fù)用子單元，用于在電壓控制子單元第一控制信號Switch的控制下，將電源VDD連接到外部系統(tǒng)供電輸入管腳Vsys或者電池供電輸入管腳Vbattery。
電壓控制子單元，用于將第一多路復(fù)用子單元輸出的電源VDD生成主電壓域中的電壓Mv，并為主電壓域電路供電。該主電壓域中的電壓在電壓控制子單元第二控制信號 Vreg_on的控制下通過穩(wěn)壓器單元轉(zhuǎn)換為從電壓域中的電壓Sv，并為從電壓域電路供電。
兩個電壓域之間的信號電平由電平轉(zhuǎn)換單元來轉(zhuǎn)換，電平轉(zhuǎn)換單元同時工作在兩個電壓域中，并且電平轉(zhuǎn)換單元必須提供掉電固定信號的功能，即如果其中一個電壓域掉電，輸出到另一個電壓域的信號必須為0或1，而不能是X狀態(tài)或是高阻態(tài)，否則會導(dǎo)致功耗變大。
圖3是電平轉(zhuǎn)換單元的掉電保護功能示意圖。具體地說，如圖3所示，電平轉(zhuǎn)換單元由多個第二多路復(fù)用子單元組成，該第二多路復(fù)用子單元，在電源管理單元第二控制信號Vreg_on的控制下，將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為掉電值0或1 或從電壓域的信號值。
當(dāng)Vreg_0n = 0時，即從電壓域掉電時，電平轉(zhuǎn)換單元將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為掉電值0或1。
當(dāng)Vreg_0n = 1時，即從電壓域正常工作時，電平轉(zhuǎn)換單元將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為從電壓域的信號值。
片上系統(tǒng)在正常模式下由外部系統(tǒng)Vboard供電，電壓控制子單元控制Switch信號將電源VDD通過第一多路復(fù)用子單元連接到Vsys管腳上，然后產(chǎn)生M電壓域電壓Mv，Mv 經(jīng)過一個穩(wěn)壓器單元轉(zhuǎn)換為S電壓域電壓Sv提供給S電壓域，穩(wěn)壓器單元的開關(guān)由電源管理單元的第二控制信號Vreg_on控制。
電壓控制子單元，還用于通過外部電源檢測管腳Vdcin檢測到外部供電系統(tǒng) Vboard掉電后發(fā)出的指示掉電信號Vdetect，然后改變其第一控制信號Switch，將電池供電輸入管腳Vbattery作為電源。整個片上系統(tǒng)此時由電池供電。
該掉電指示信號Vdetect還用于控制從電壓域電路中的微控制單元在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到第一存儲單元。
外部系統(tǒng)供電輸入管腳Vsys在芯片外接有一電容C，該電容C的一端與外部供電系統(tǒng)Vboard和外部系統(tǒng)供電輸入管腳Vsys連接，另一端接地。
外部供電系統(tǒng)通過第一電阻Rl和第二電阻R2與地串接。外部電源檢測管腳Vdcin連接在第一電阻Rl和第二電阻R2之間。
當(dāng)Vboard變低的時候，電壓控制子單元先檢測到Vdcin電壓變低，Vsys由于在 chip外部接有一個電容C，因此電壓下降的會比Vdcin慢，系統(tǒng)不會一下子掉電只會緩慢掉電，這段時間微控制單元會接收到Vdetect指示掉電信號，然后會進行數(shù)據(jù)保存工作，將S 電壓域中的一些必要的電能計量信息如當(dāng)前電流有效值或之前累計的電能參數(shù)等保存到M 電壓域中的第一存儲單元，這個過程是由微控制單元中的程序控制的。數(shù)據(jù)保存之后，由程序控制進入低功耗休眠模式，將Switch信號改變，電源切換到Vbattery，即電池供電模式下，并通過控制Vreg_on為0，將穩(wěn)壓器單元關(guān)閉，這時候S電壓消失，整個S電壓域掉電。 第二存儲單元必須采用掉電不失的存儲單元，如閃存flash等來保存主程序。
需要說明的是，本發(fā)明各系統(tǒng)實施方式中提到的各單元都是邏輯單元，在物理上， 一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現(xiàn)，這些邏輯單元本身的物理實現(xiàn)方式并不是最重要的，這些邏輯單元所實現(xiàn)的功能的組合是才解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題的關(guān)鍵。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本發(fā)明上述各系統(tǒng)實施方式并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題關(guān)系不太密切的單元引入，這并不表明上述設(shè)備實施方式并不存在其它的單元。
本發(fā)明第三實施方式涉及一種片上系統(tǒng)的休眠方法。圖4是該片上系統(tǒng)的休眠方法的流程示意圖。該片上系統(tǒng)的休眠方法用于如上文所述的片上系統(tǒng)。
具體地說，如圖4所示，該片上系統(tǒng)的休眠方法主要包括以下步驟
在步驟401中，電源管理單元檢測到指示掉電信號。
當(dāng)外部供電系統(tǒng)Vboard開始掉電或是用戶定義的某種特定的情況下為了節(jié)約功耗必須進入低功耗休眠模式時，當(dāng)Vboard變低的時候，電源管理單元中的電壓控制子單元通過外部電源檢測管腳Vdcin檢測到Vboard掉電之后發(fā)出Vdetect信號指示掉電。
此后進入步驟402，電源管理單元輸出指示掉電信號Vdetect給微控制單元。
電源管理單元通過外部電源檢測管腳檢測到外部供電系統(tǒng)掉電后發(fā)出的指示掉電信號，并將該指示掉電信號輸出給微控制單元。
此后進入步驟403，微控制單元在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到第一存儲單元。
微控制單元接收掉電指示信號，在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到主電壓域電路中的第一存儲單元。
Vsys由于在芯片外部接有一個電容C，因此電壓下降的會比Vdcin慢，系統(tǒng)不會一下子掉電只會緩慢掉電，這段時間微控制單元會接收到Vdetect指示掉電信號，然后會進行數(shù)據(jù)保存工作，將S電壓域中的一些必要的電能計量信息如當(dāng)前電流有效值或之前累計的電能參數(shù)等保存到M電壓域中的第一存儲單元，這個過程是由微控制單元中的程序控制的。
此后進入步驟404，電源管理單元將電源切換到電池供電輸入管腳Vbattery。
電源管理單元改變第一控制信號Switch，將電源切換到電池供電輸入管腳 Vbattery0
數(shù)據(jù)保存之后，由程序控制進入低功耗休眠模式，將Switch信號改變，電源切換到Vbattery，即電池供電模式下。
此后進入步驟405，電源管理單元將穩(wěn)壓器單元關(guān)閉，從電壓域掉電。
電源管理單元改變第二控制信號Vreg_0n，使Vreg_0n = 0，將主電壓域電路中的穩(wěn)壓器單元關(guān)閉，整個從電壓域掉電。如圖5所示，陰影部分的區(qū)域全部掉電。
此后進入步驟406，電平轉(zhuǎn)換單元將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為0或1。
由于整個S電壓域中沒有電壓，因此動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗都為0，片上系統(tǒng)的功耗非常低。因為電平轉(zhuǎn)換單元中S域的部分也無法工作，處于掉電狀態(tài)，從S域到M域的信號，必須由電平轉(zhuǎn)換單元固定為0或1，即處于一個掉電值，不能處于X狀態(tài)或是高阻值，否則會導(dǎo)致功耗變大。此時M域中的電路處于正常工作情況。
此后結(jié)束本流程。
主電壓域始終正常工作，在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到主電壓域電路中的第一存儲單元，然后關(guān)斷從電壓域的電壓，使整個從電壓域掉電，并讓電平轉(zhuǎn)換單元處于掉電值，避免出現(xiàn)不定態(tài)或者高阻態(tài)產(chǎn)生不必要的功耗，使得從電壓域的動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗都為0，片上系統(tǒng)SOC的功耗非常低。
本實施方式是與第一和第二實施方式相對應(yīng)的方法實施方式，本實施方式可與第一和第二實施方式互相配合實施。第一和第二實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細節(jié)在本實施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細節(jié)也可應(yīng)用在第一和第二實施方式中。
本發(fā)明第四實施方式涉及一種片上系統(tǒng)的喚醒方法。圖6是該片上系統(tǒng)的喚醒方法的流程示意圖。該片上系統(tǒng)的喚醒方法用于如上文所述的片上系統(tǒng)。
具體地說，如圖6所示，該片上系統(tǒng)的喚醒方法主要包括以下步驟
在步驟601中，電源管理單元監(jiān)測到外部供電系統(tǒng)電壓回升。
電源管理單元通過外部系統(tǒng)供電輸入管腳或者外部電源檢測管腳監(jiān)測到外部供電系統(tǒng)電壓回升。
此后進入步驟602，電源管理單元將穩(wěn)壓器單元打開，實現(xiàn)喚醒。
電源管理單元改變第二控制信號Vreg_0n，使Vreg_0n = 1，將穩(wěn)壓器單元打開，實現(xiàn)喚醒。
此后進入步驟603，電平轉(zhuǎn)換單元將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號轉(zhuǎn)變?yōu)閺碾妷河蛑邢嚓P(guān)寄存器的復(fù)位值。
此后結(jié)束本流程。
從低功耗休眠模式中喚醒，進入休眠模式之后，必須能夠被喚醒，即恢復(fù)S域的電壓，喚醒的觸發(fā)方式有很多，本發(fā)明采取兩種優(yōu)選的喚醒觸發(fā)方式，即如圖7所示的外部管腳觸發(fā)和電源監(jiān)測自動喚醒。兩種喚醒方式觸發(fā)條件不同，用途也不同。
通過改變外部系統(tǒng)供電輸入管腳的電平實現(xiàn)喚醒，當(dāng)電源管理單元監(jiān)測到外部系統(tǒng)供電輸入管腳的電平改變到預(yù)定電壓時，則改變第二控制信號，以實現(xiàn)喚醒。
當(dāng)外部電源沒有恢復(fù)，但是使用者希望能讀到掉電之前的電能數(shù)據(jù)的時候，通過改變SOC芯片外部系統(tǒng)供電輸入管腳的電平來實現(xiàn)喚醒，當(dāng)電源管理單元監(jiān)測到外部系統(tǒng)供電輸入管腳的電平改變到一定程度的時候，將Vreg_on置為1，實現(xiàn)喚醒。此時雖然整個系統(tǒng)開始工作，但是仍然由Vbattery供電。
當(dāng)電源管理單元中的電壓控制子單元通過外部電源檢測管腳檢測到片外電源的電壓回升到預(yù)定電壓時，先改變第一控制信號，將電源切換到外部系統(tǒng)供電輸入管腳，然后改變第二控制信號，實現(xiàn)喚醒。
電源監(jiān)測自動喚醒實現(xiàn)方式電源管理單元中的電壓控制子單元檢測到Vdcin的電壓開始回升，則進行系統(tǒng)喚醒，先將Switch信號改變，將VDD切換到Vsys管腳上，由外部系統(tǒng)供電，然后將Vreg_0n置為1，實現(xiàn)喚醒。
電源管理單元改變第二控制信號，將Vreg_0n置為1，將穩(wěn)壓器打開，從電壓域的電壓上升恢復(fù)供電，同時主電壓域的復(fù)位單元拉低從電壓域的復(fù)位信號，復(fù)位整個從電壓域電路中寄存器，直到從電壓域的電壓恢復(fù)到正常值后，再拉高復(fù)位信號，從電壓域開始正常工作。
當(dāng)Vreg_0n為1時候，穩(wěn)壓器單元打開，S域的電壓上升恢復(fù)供電，同時M域的復(fù)位單元會拉低S域的復(fù)位信號，復(fù)位整個S域電路的寄存器，讓S域恢復(fù)到初始值。過一段時間之后，當(dāng)S域的電壓恢復(fù)到原先的電壓水平之后，拉高復(fù)位信號，使得S域開始正常工作。
同時電平轉(zhuǎn)換單元也要開始工作，要將S域到M域的信號由原先的掉電值轉(zhuǎn)變?yōu)?S域中相關(guān)寄存器的復(fù)位值，即電平轉(zhuǎn)換單元放開掉電狀態(tài)，恢復(fù)工作，否則會發(fā)生錯誤。
喚醒之后讓從電壓域處于復(fù)位狀態(tài)，避免發(fā)生電路工作混亂，直至從電壓域的電壓恢復(fù)到正常值，再放開復(fù)位，讓整個電路重新正常工作。
本實施方式是與第一和第二實施方式相對應(yīng)的方法實施方式，本實施方式可與第一和第二實施方式互相配合實施。第一和第二實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細節(jié)在本實施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細節(jié)也可應(yīng)用在第一和第二實施方式中。
本發(fā)明的各方法實施方式均可以以軟件、硬件、固件等方式實現(xiàn)。不管本發(fā)明是以軟件、硬件、還是固件方式實現(xiàn)，指令代碼都可以存儲在任何類型的計算機可訪問的存儲器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固態(tài)的或者非固態(tài)的，固定的或者可更換的介質(zhì)等等)。同樣，存儲器可以例如是可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic，簡稱“PAL”)、隨機存取存儲器(Random Access Memory，簡稱“RAM”)、可編程只讀存儲器(Programmable Read Only Memory，簡稱 “PROM”)、只讀存儲器(Read-Only Memory, 簡稱“ROM”)、電可擦除可編程只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable ROM，簡稱“EEPR0M”)、磁盤、光盤、數(shù)字通用光盤(Digital Versatile Disc，簡稱“DVD”)等等。
雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種片上系統(tǒng)，其特征在于，包括分別工作在不同電壓域的主電壓域電路和從電壓域電路，主電壓域電路和從電壓域電路之間以電平轉(zhuǎn)換單元相連，該電平轉(zhuǎn)換單元用于在兩個電壓域電路之間相互轉(zhuǎn)換信號電平，并且在從電壓域電路掉電時，將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為0或1 ；主電壓域電路中包括時鐘單元、復(fù)位單元、第一存儲單元、電源管理單元和穩(wěn)壓器單元；從電壓域電路中包括微控制單元；主電壓域電路由片外電源供電；穩(wěn)壓器單元用于將主電壓域中的電壓轉(zhuǎn)換為從電壓域中的電壓，并為從電壓域電路供電；電源管理單元輸出一組電壓選擇信號給穩(wěn)壓器單元，控制穩(wěn)壓器單元輸出多種不同的電壓給從電壓域電路；微控制單元在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到第一存儲單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片上系統(tǒng)，其特征在于，所述從電壓域電路中還包括運算單元和第二存儲單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的片上系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元上有三個與片外系統(tǒng)連接的管腳，分別是電池供電輸入管腳、外部系統(tǒng)供電輸入管腳和外部電源檢測管腳；所述電源管理單元中包括以下子單元第一多路復(fù)用子單元和電壓控制子單元；第一多路復(fù)用子單元，用于在電壓控制子單元第一控制信號的控制下，將外部系統(tǒng)供電輸入管腳或者電池供電輸入管腳作為電源；電壓控制子單元，用于將第一多路復(fù)用子單元輸出的電壓生成主電壓域中的電壓，并為主電壓域電路供電；該主電壓域中的電壓在電壓控制子單元第二控制信號的控制下通過穩(wěn)壓器單元轉(zhuǎn)換為從電壓域中的電壓，并為從電壓域電路供電；電壓控制子單元還用于通過外部電源檢測管腳檢測到外部供電系統(tǒng)掉電后發(fā)出的指示掉電信號后，改變第一控制信號，將電池供電輸入管腳作為電源；該掉電指示信號還用于控制從電壓域電路中的微控制單元在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到第一存儲單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的片上系統(tǒng)，其特征在于，所述外部系統(tǒng)供電輸入管腳在芯片外接有一電容，該電容的一端與外部供電系統(tǒng)和外部系統(tǒng)供電輸入管腳連接，另一端接地；外部供電系統(tǒng)通過第一電阻和第二電阻與地串接；所述外部電源檢測管腳連接在第一電阻和第二電阻之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的片上系統(tǒng)，其特征在于，所述電平轉(zhuǎn)換單元由多個第二多路復(fù)用子單元組成，該第二多路復(fù)用子單元，在電源管理單元第二控制信號的控制下，將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為掉電值0或1或從電壓域的信號值。
6.一種片上系統(tǒng)的休眠方法，用于如權(quán)利要求5所述的片上系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟電源管理單元通過外部電源檢測管腳檢測到外部供電系統(tǒng)掉電后發(fā)出的指示掉電信號，并將該指示掉電信號輸出給微控制單元；微控制單元接收掉電指示信號，在從電壓域電路掉電前將從電壓域電路中的信息保存到主電壓域電路中的第一存儲單元；電源管理單元改變第一控制信號，將電源切換到電池供電輸入管腳；電源管理單元改變第二控制信號，將主電壓域電路中的穩(wěn)壓器單元關(guān)閉，整個從電壓域掉電；電平轉(zhuǎn)換單元將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號固定為0或1。
7.一種片上系統(tǒng)的喚醒方法，用于如權(quán)利要求5所述的片上系統(tǒng)，其特征在于，電源管理單元通過外部系統(tǒng)供電輸入管腳或者外部電源檢測管腳監(jiān)測到外部供電系統(tǒng)電壓回升；電源管理單元改變第二控制信號，將穩(wěn)壓器單元打開，實現(xiàn)喚醒；電平轉(zhuǎn)換單元將從電壓域電路向主電壓域電路輸出的各信號轉(zhuǎn)變?yōu)閺碾妷河蛑邢嚓P(guān)寄存器的復(fù)位值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的片上系統(tǒng)的喚醒方法，其特征在于，通過改變外部系統(tǒng)供電輸入管腳的電平實現(xiàn)喚醒，當(dāng)電源管理單元監(jiān)測到外部系統(tǒng)供電輸入管腳的電平改變到預(yù)定電壓時，改變第二控制信號，實現(xiàn)喚醒。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的片上系統(tǒng)的喚醒方法，其特征在于，當(dāng)電源管理單元中的電壓控制子單元通過外部電源檢測管腳檢測到外部供電系統(tǒng)電壓回升到預(yù)定電壓時，先改變第一控制信號，將電源切換到外部系統(tǒng)供電輸入管腳，然后改變第二控制信號，實現(xiàn)喚醒。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的片上系統(tǒng)的喚醒方法，其特征在于，電源管理單元改變第二控制信號，將穩(wěn)壓器打開，從電壓域的電壓上升恢復(fù)供電，同時主電壓域的復(fù)位單元拉低從電壓域的復(fù)位信號，復(fù)位整個從電壓域電路中的寄存器，直到從電壓域的電壓恢復(fù)到正常值后，再拉高復(fù)位信號，從電壓域開始正常工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及片上系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種片上系統(tǒng)及其休眠和喚醒方法。本發(fā)明中設(shè)計了主、從電壓域，微控制單元所在的從電壓域可以關(guān)閉或降壓，在從電壓域掉電前，微控制單元將從電壓域中的信息保存到主電壓域中的存儲器中，可以降低數(shù)字電路的動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗，還可以保證必要的信息不會丟失，并且不需要依賴于特定的工藝或器件的支持，非常有利于布局布線。喚醒之后讓從電壓域處于復(fù)位狀態(tài)，避免發(fā)生電路工作混亂，直至從電壓域的電壓恢復(fù)到正常值，再放開復(fù)位，讓整個電路重新正常工作。
文檔編號G06F1/32GK102541247SQ20121002317
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者胡晉, 蕭經(jīng)華, 鄭彧, 金志俊, 陳 峰 申請人:鉅泉光電科技(上海)股份有限公司