基于分层操作状态的对芯片上系统的最佳功率管理技术方案

本发明专利技术揭示基于分层操作状态的对芯片上系统的最佳功率管理。在一个实施例中，一种芯片上系统包括硬件模块，所述硬件模块包括微控制器、微处理器、ＤＳＰ核心、存储器、定时源、外围装置和外部接口中的一者或一者以上，以使用多个电压电平移位单元和／或多个电压岛单元使所述外围装置的实时计数器模块与所述硬件模块的其余部分隔离。而且，所述芯片上系统包括与所述实时计数器模块相关联的软件模块，以在所述芯片上系统的休眠模式期间向位于所述芯片上系统外部的一个或一个以上装置产生一个或一个以上控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及芯片上系统的
，且在一个实施例中，涉及一种基于分层 操作状态对芯片上系统进行最佳功率管理的系统和/或方法，其包含控制在芯片上系统的 某些状态期间启用的时钟和其它组件。
技术介绍
芯片上系统可使计算机和/或其它电子系统的所有组件成为单个集成电路芯片。芯片 上系统可含有全部位于一个芯片上的任何数字、模拟和混合信号功能(例如，以及射频 功能)。芯片上系统可具有微控制器、微处理器、DSP核心、存储器块、定时源、外围 装置、外部接口和/或功率管理电路。芯片上系统的各种硬件部分可通过总线(例如， AMBA总线、APB等)来连接。芯片上系统还可包括嵌入在芯片上系统上的若干软件模 块以控制所述各种硬件部分的操作。芯片上系统可与外部装置(例如，传感器装置)通信以通过网络监视外部装置且/ 或将外部装置所获得的数据报告给控制器(例如，可编程逻辑控制器)。为了监视外部 装置，芯片上系统可持续保持开启且/或根据设定时间表而周期性地将其自身唤醒。当芯 片上系统正以无线模式操作时，芯片上系统的连续操作可快速地消耗芯片上系统的电源 (例如，本机电池)。虽然周期性唤醒芯片上系统以进行监视可将电源消耗减少到某种程度，但其仍可能 相当快速地耗尽电源以致需要频繁补充电源。除了电源消耗以外，如果芯片上系统由于 电源耗尽而被停用，那么可能存在丢失应当已报告给控制器的数据(例如，重要数据) 的危险。
技术实现思路
本专利技术揭示基于分层操作状态的对芯片上系统的最佳功率管理。在一个方面中，一 种芯片上系统(例如，与芯片上系统在硬件模块的其余部分处于操作中时汲取300毫安 相比，其在休眠模式中汲取约3微安)包括硬件模块，其包括微控制器、微处理器、DSP 核心、存储器、定时源、外围装置和外部接口中的一者或一者以上，以使用一个或一个 以上电压电平移位单元和/或一个或一个以上电压岛单元(例如，其放置在实时计数器模 块与硬件模块的其余部分之间，使得两个不同电压单独地施加于实时计数器模块和硬件模块的其余部分)将实时计数器模块与硬件模块的其余部分隔离。而且，所述芯片上系统包括与所述实时计数器模块相关联的软件模块，以在所述芯 片上系统的休眠模式(例如，所述休眠模式用以将所述芯片上系统的任何未使用部分置 于非操作模式中以减少所述芯片上系统的功率消耗)期间向位于所述芯片上系统外部的一个或一个以上装置产生一个或一个以上控制信号以与所述一个或一个以上装置通信。所述芯片上系统还可包括所述实时计数器模块的基础计数器(例如，所述基础计数 器在新电池耦合到所述实时计数器模块时自动复位)以跟踪当前时间。所述芯片上系统 可进一步包括所述实时计数器模块的电压调节器计数器，以基于预编程的时间表和/或所 述一个或一个以上装置(例如，传感器装置)的响应信号而产生到位于芯片上系统内部 或外部的电压调节器的唤醒信号以向硬件模块的其余部分供应电压调节器的输出电压。 而且，芯片上系统可包括所述实时计数器模块的装置计数器，以产生所述一个或一个以 上控制信号以存取所述一个或一个以上装置以便获得所述响应信号(例如，所述响应信 号包括由所述一个或一个以上装置产生的警报信号等)。另外，芯片上系统可包括耦合到实时计数器模块的时钟产生器(例如，所述时钟产 生器包括一个或一个以上频率(例如，32kHz、 131kHz等))，其在启动时使用高偏置 电流且随后基于所述软件模块的算法而减少所述高偏置电流(例如，达约400% )。此外， 芯片上系统可包括保活存储器(例如，512字节的随机存取存储器)，以存储所述一个或 一个以上装置的最近读取。另外，芯片上系统可包括非易失性寄存器，以存储实时计数 器模块的配置参数(例如，复位释放时序)。在另一方面中， 一种方法包括将芯片上系统的任何未使用部分置于非操作模式中， 以减少所述芯片上系统的功率消耗，以及直接将功率供应到实时计数器模块，所述实时 计数器模块在内部与所述芯片上系统的任何未使用部分隔离以防止电流泄漏到芯片上 系统的任何未使用部分。所述方法还包括在非操作模式期间使用所述实时计数器模块向 位于所述芯片上系统外部的装置产生一个或一个以上控制信号以控制所述装置。所述方法可进一步包括当所述装置的响应数据为对应于所述一个或一个以上控制 信号的警报信号时产生唤醒信号。所述方法还可包括通过处理所述唤醒信号而将所述芯 片上系统的任何未使用部分置于操作模式中。另外，所述方法可包括通过延迟将所述芯 片上系统的任何未使用部分置于所述操作模式中直到所述装置准备好处理所述芯片上 系统的所述控制信号为止来最小化所述芯片上系统处于所述操作模式中的持续时间以 减少功率消耗。此外，技术方案13的方法可包括将所述响应数据传送给耦合到所述芯 片上系统的控制器，以及当完成将所述响应数据传送给所述控制器时，将芯片上系统的未使用部分的其余部分置于非操作模式中。而且，所述方法可包括直接将电池(例如，其在1.2伏与3.6伏之间的范围内)连 接到所述实时计数器模块，以及使用由所述实时计数器模块控制的内部或外部电压调节 器门控供应给所述芯片上系统的未使用部分的功率。另外，所述方法可包括将所述装置 的警报信号存储到所述实时计数器模块的寄存器且/或给所述装置的警报信号加时间戳。在又一方面中， 一种系统包括 一个或一个以上外部装置，其用以基于所述一个或 一个以上外部装置中的每一者中所处理的控制信号而执行一个或一个以上功能；以及芯 片上系统，其具有以通信方式耦合到所述一个或一个以上外部装置的实时计数器模块， 以在所述芯片上系统的非操作阶段期间周期性地产生所述控制信号以最小化所述芯片 上系统的功率消耗。另外，所述系统还可包括芯片上系统的无线模块，以基于由所述多 个外部装置中的每一者所产生的警报信号使用无线电而与和芯片上系统相关联的接入 点通信。本文所揭示的方法、系统和设备可以用于实现各种方面的任何方式来实施，且可以 机器可读媒体的形式执行，所述机器可读媒体包含当由机器执行时致使所述机器执行本 文所揭示的任何操作的一组指令。将从附图和以下详细描述中容易明白其它特征。 附图说明在附图中以实例而非限制的方式来说明实例实施例，其中相同参考标号指示相似元 件且其中图1是根据一个实施例的与控制器和/或若干外部装置交互的低功率芯片上系统的 网络视图。图2是根据一个实施例的具有与低功率芯片上系统的其余部分孤立的实时计数器模块的低功率无线芯片上系统(SOC)的示意图。图3是根据一个实施例的图2的低功率无线SOC的软件模块的交互图。 图4是根据一个实施例的图2的低功率无线SOC的状态图。图5是根据一个实施例的实时计数器(RTC)模块连同低功率无线SOC的其余部分 的分解视图。图6是根据一个实施例的与外部装置交互的图2的实时计数器模块的框图。 图7是根据一个实施例的通过接入点与主机交互的低功率无线SOC。 图8是根据一个实施例的数据处理系统的图解系统视图800，在所述数据处理系统 中可执行本文所揭示的任何实施例。图9A和9B说明根据一个实施例的在非操作模式期间使用实时计数器模块向位于芯 片上系统外部的装置产生一个或一个以上控制信号以控制所述装置的过程流程。从附图并从以下详细描述将容易明白本专利技术实施例的其它特征。 具体实施例方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片上系统，其包含：　硬件模块，其包括微控制器、微处理器、ＤＳＰ核心、存储器、定时源、外围装置和外部接口中的至少一者，以使用多个电压电平移位单元和多个电压岛单元中的至少一者使实时计数器模块与所述硬件模块的其余部分隔离；以及　 软件模块，其与所述实时计数器模块相关联，以在所述芯片上系统的休眠模式期间向位于所述芯片上系统外部的至少一个装置产生至少一个控制信号以与所述至少一个装置通信，其中所述休眠模式将所述芯片上系统的任何未使用部分置于非操作模式中，以减少所述芯片上系统的功率消耗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-9 11/801,4601.一种芯片上系统，其包含硬件模块，其包括微控制器、微处理器、DSP核心、存储器、定时源、外围装置和外部接口中的至少一者，以使用多个电压电平移位单元和多个电压岛单元中的至少一者使实时计数器模块与所述硬件模块的其余部分隔离；以及软件模块，其与所述实时计数器模块相关联，以在所述芯片上系统的休眠模式期间向位于所述芯片上系统外部的至少一个装置产生至少一个控制信号以与所述至少一个装置通信，其中所述休眠模式将所述芯片上系统的任何未使用部分置于非操作模式中，以减少所述芯片上系统的功率消耗。2. 根据权利要求1所述的芯片上系统，其中所述芯片上系统在所述休眠模式期间汲取 所述芯片上系统在操作模式期间所消耗的功率的至多十分之一。3. 根据权利要求2所述的芯片上系统，其中所述多个电压移位单元和所述多个电压岛单元中的所述至少一者放置在所述实时计数器模块与所述硬件模块的所述其余部分之间，使得两个不同电压单独地施加于所述实时计数器模块和所述硬件模块的所 述其余部分。4. 根据权利要求3所述的芯片上系统，其中所述实时计数器模块直接由电池供电。5. 根据权利要求4所述的芯片上系统，其进一步包含所述实时计数器模块的基础计数 器以跟踪当前时间，其中所述基础计数器在新电池耦合到所述实时计数器模块时自 动复位。6. 根据权利要求5所述的芯片上系统，其进一步包含所述实时计数器模块的电压调节 器控制计数器，以基于预编程的时间表和来自外部装置的响应信号中的至少一者而 向所述芯片上系统的电压调节器产生唤醒信号，以给所述硬件模块的所述其余部分 供应功率，其中所述外部装置包括传感器装置，且其中所述电压调节器是外部电压 调节器和内部电压调节器中的至少一者。7. 根据权利要求6所述的芯片上系统，其进一步包含所述实时计数器模块的装置控制 计数器，以产生所述至少一个控制信号来存取所述至少一个装置以获得所述响应信 号，其中所述响应信号至少包括由所述至少一个装置产生的警报信号。8. 根据权利要求7所述的芯片上系统，其进一步包含耦合到所述实时计数器模块的时 钟产生器，以在启动时使用高偏置电流且基于所述软件模块的算法而将所述高偏置 电流减小约400%。9. 根据权利要求8所述的芯片上系统，其进一步包含保活存储器，以存储所述至少一 个装置的最近读取，其中所述保活存储器包括至少64字节的随机存取存储器。10. 根据权利要求9所述的芯片上系统，其进一步包含非易失性寄存器，以存储所述实 时计数器模块的配置参数，其中所述配置参数至少包括复位释放定时。11. 一种方法，其包含将...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘易斯亚当斯，
申请(专利权)人：盖恩斯潘公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]