片上系统及其休眠和唤醒方法技术方案

本发明专利技术涉及片上系统技术领域，公开了一种片上系统及其休眠和唤醒方法。本发明专利技术中设计了主、从电压域，微控制单元所在的从电压域可以关闭或降压，在从电压域掉电前，微控制单元将从电压域中的信息保存到主电压域中的存储器中，可以降低数字电路的动态功耗和静态功耗，还可以保证必要的信息不会丢失，并且不需要依赖于特定的工艺或器件的支持，非常有利于布局布线。唤醒之后让从电压域处于复位状态，避免发生电路工作混乱，直至从电压域的电压恢复到正常值，再放开复位，让整个电路重新正常工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及片上系统
，特别涉及一种片上系统低功耗电源切换及其休眠和唤醒技术。
技术介绍
在片上系统(System On Chip，简称“S0C”)领域中，低功耗技术一直是热点，在一般的SOC低功耗设计中都是采用门控时钟(Clock Gating)或是门控电源(Power Gating) 的方法进行功耗控制。Clock feting技术是采取关闭数字电路时钟的方式来降低功耗。门控时钟的基本思想是在寄存器不工作时(使能信号无效时)，把时钟关掉，从而时钟树上的缓冲器及寄存器都不会再有动态功耗。这种降低功耗的方法的缺陷是虽然降低了动态功耗，但是对于互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide kmiconductor，简称“CMOS”)的静态功耗是无法降低的。Power feting技术是采取关闭数字电路电源的方式来降低功耗。降低功耗最直观的思想就是在不需要电路工作时把它的电源关掉，这样动态功耗和静态功耗就全没有了， 在需要电路工作时，再把电源打开，这就是门控电源。这种方法需要依赖于特定的单元如 MT-CMOS来实现，对于工艺有特定的要求，而且，当调用特定的单元来实现的时候，必须对该单元进行单独的电源线布局，使得对后端布局布线有相当程度的要求。在电能计量芯片的供电系统中一般有外部系统供电与电池供电两种方式，当外部系统电源断电的时候，电能计量芯片不再计量电能，改为电池供电，此时需要尽可能减少芯片的功耗以防止电池电能耗尽，同时还需要将之前电能计量的数据保存下来，以便查询。本专利技术的专利技术人发现，简单的ClockGating和Power feting技术不能完全解决电能计量芯片的功耗问题。因此，本专利技术提供了一种能够有效降低数字电路的动态功耗和静态功耗，并保证必要的信息不丢失，芯片集成度高，且外围电路结构简单的片上系统技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，可以降低数字电路的动态功耗和静态功耗，还可以保证必要的信息不会丢失，并且不需要依赖于特定的工艺或器件的支持，非常有利于布局布线。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式公开了一种片上系统，包括分别工作在不同电压域的主电压域电路和从电压域电路，主电压域电路和从电压域电路之间以电平转换单元相连，该电平转换单元用于在两个电压域电路之间相互转换信号电平，并且在从电压域电路掉电时，将从电压域电路向主电压域电路输出的各信号固定为0或1 ；主电压域电路中包括时钟单元、复位单元、第一存储单元、电源管理单元和稳压器单元；从电压域电路中包括微控制单元；主电压域电路由片外电源供电；稳压器单元用于将主电压域中的电压转换为从电压域中的电压，并为从电压域电路供电；电源管理单元输出一组电压选择信号给稳压器单元，控制稳压器单元输出多种不同的电压给从电压域电路；微控制单元在从电压域电路掉电前将从电压域电路中的信息保存到第一存储单兀。本专利技术的实施方式还公开了一种片上系统的休眠方法，用于如上文所述的片上系统，包括以下步骤电源管理单元通过外部电源检测管脚检测到外部供电系统掉电后发出的指示掉电信号，并将该指示掉电信号输出给微控制单元；微控制单元接收掉电指示信号，在从电压域电路掉电前将从电压域电路中的信息保存到主电压域电路中的第一存储单元；电源管理单元改变第一控制信号，将电源切换到电池供电输入管脚；电源管理单元改变第二控制信号，将主电压域电路中的稳压器单元关闭，整个从电压域掉电；电平转换单元将从电压域电路向主电压域电路输出的各信号固定为0或1。本专利技术的实施方式还公开了一种片上系统的唤醒方法，用于如上文所述的片上系统，电源管理单元通过外部系统供电输入管脚或者外部电源检测管脚监测到外部供电系统电压回升；电源管理单元改变第二控制信号，将稳压器单元打开，实现唤醒；电平转换单元将从电压域电路向主电压域电路输出的各信号转变为从电压域中相关寄存器的复位值。本专利技术实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于设计了主、从电压域，微控制单元所在的从电压域可以关闭或降压，在从电压域电路掉电前，微控制单元将从电压域电路中的信息保存到主电压域电路中的存储器中，可以降低数字电路的动态功耗和静态功耗，还可以保证必要的信息不会丢失，并且不需要依赖于特定的工艺或器件的支持，非常有利于布局布线。进一步地，主电压域电路中包括电源管理单元和稳压器单元，负责对从电压域电路供电，芯片外部只需要对主电压域电路供一路电源即可，在一个芯片上完成了与功耗控制相关的所有功能，提高了集成度，简化了外围电路的设计。进一步地，外部系统供电输入管脚在芯片外接有一电容，自动检测到外部系统电源掉电后，利用外部系统供电输入管脚和外部电源检测管脚对于掉电情况的反应时间不同，将必要的数据保存到主电压域电路中的第一存储单元中，保证必要的信息不会丢失。进一步地，唤醒之后让从电压域电路处于复位状态，避免发生电路工作混乱，直至从电压域电路的电压恢复到正常值，再放开复位，让整个电路重新正常工作。附图说明图1是本专利技术第一实施方式中一种片上系统的结构示意图2本专利技术第二实施方式中一种片上系统的结构示意图3本专利技术第二实施方式中一种电平转换单元的掉电保护功能示意图4是本专利技术第三实施方式中一种片上系统的休眠方法的流程示意图5是本专利技术第三实施方式中一种休眠时的片上系统的结构示意图6是本专利技术第四实施方式中一种片上系统的唤醒方法的流程示意图7是本专利技术第四实施方式中片上系统两种唤醒方式的示意图。具体实施方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步地详细描述。本专利技术第一实施方式涉及一种片上系统。图1是该片上系统的结构示意图。具体地说，如图1所示，这是片上系统芯片的整体架构，整个芯片分为主(Master， 简称“Μ”)电压域和从(Slave，简称“S”)电压域。该片上系统包括分别工作在不同电压域的主电压域电路和从电压域电路，主电压域电路和从电压域电路之间以电平转换单元相连，该电平转换单元用于为两个电压域电路之间相互转换信号电平，并且在从电压域电路掉电时，将从电压域电路向主电压域电路输出的各信号固定为0或1。主电压域电路中包括时钟单元、复位单元、第一存储单元、电源管理单元和稳压器单元。从电压域电路中包括微控制单元、运算单元和第二存储单元。从电压域的时钟和复位信号均由主电压域中的时钟单元和复位单元提供。第一存储单元是数据存储单元，第二存储单元是程序存储单元，用来存储主程序。主电压域电路由片外电源供电。稳压器单元用于将主电压域中的电压转换为从电压域中的电压，并为从电压域电路供电。电源管理单元输出一组电压选择信号给稳压器单元，控制稳压器单元输出多种不同的电压给从电压域电路。还有三个与电源管理相关的管脚，分别是电池供电管脚Vbattery，外部系统供电输入管脚Vsys，外部电源检测管脚Vdcin。微控制单元在从电压域电路掉电前将从电压域电路中的信息保存到第一存储单兀。本专利技术中，片上系统设计了主、从电压域，微控制单元所在的从电压域可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晋，萧经华，金志俊，郑彧，陈峰，
申请(专利权)人：钜泉光电科技上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：