一种嵌入式处理器内核电压动态调整装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种嵌入式处理器内核电压动态调整装置和方法，该装置包括位于嵌入式处理器内并依次相连的业务统计分析模块、内核电压选择模块和输入输出控制模块，还包括内核电压调整器，输入输出控制模块与内核电压调整器相连；该方法包括步骤：采集和统计嵌入式处理器的当前业务数据，确定负荷数据；根据负荷数据确定内核电压值；根据内核电压值确定输入输出控制信号；由输入输出控制信号改变内核电压调整器的反馈分压电阻组合，从而改变内核电压调整器输出电压的大小；内核电压调整器将输出电压提供给嵌入式处理器。本发明专利技术实现了嵌入式处理器内核电压的实时、动态调整，有效地改善了嵌入式处理器电源功率使用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及嵌入式系统
，具体涉及。
技术介绍
嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的最重要的硬件单元。嵌入式处理器的种类繁多、应用非常广泛，常见于工业控制、仪器仪表、军工、消费电子等各个领域。随着电子技术和半导体工艺的不断发展和提高，嵌入式处理器的集成度越来越高，运行速度越来越快，功能越来越复杂。伴随着嵌入式处理器性能和功能的不断提高，嵌入式处理器的电源管理和功率管理显得越来越重要。一方面可以通过芯片优化设计和制程工艺 的改进来降低嵌入式处理器的功耗，另一方面也可以在实际使用中通过对嵌入式处理器的电源电压(特别是内核电压)进行适当的管理，以有效地改善嵌入式处理器电源功率使用效率。如图I所示为降压型DC/DC转换器的电路构成示意图，DC/DC转换器是一种将输入直流电压(如3. 0V)转换为其他直流电压(如I. OV或5. 0V)的电压转换器，通常分为降压型、升压型和升降压型DC/DC转换器。DC/DC转换器通常由控制芯片、开关管、二极管、电感、电容等元件组成(图I中框内元件为降压型DC/DC转换器的组成元件)。常用的DC/DC转换器采用PWM(脉冲宽度调制)控制方式，通过输出频率一定、脉冲宽度可调的开关脉冲，控制开关管的通断时间，从而得到所需的稳定输出电压。如图I所示，Vin为输入直流电压，Vout为输出直流电压，Sff为开关管，通常为MOSFET或晶体管，L为储能电感，D为续流二极管，C为滤波电容，R1、R2为分压电阻，将输出电压经分压后产生误差反馈信号提供给DC/DC转换器，用以调整输出电压的高低，输出稳定的电压。框中的元件通常集成在DC/DC转换器芯片中。降压型DC/DC转换器的工作原理如下开关管SW在PWM开关脉冲的控制下工作在导通状态时，Vin经开关管SW、储能电感L和电容C构成回路，充电电流不但在电容C两端建立直流电压，而且在储能电感L上产生左正右负的电动势；开关管SW在PWM开关脉冲的控制下工作在截止状态时，由于储能电感L中的电流不能突变，所以L通过自感产生右正、左负的脉冲电压，这样L、C和D构成放电回路，放电电流继续在电容C两端建立直流电压，这样C两端获得的直流电压可为负载供电。分压电阻R1、R2，将输出电压Vout分压后，反馈给DC/DC转换器，通过与DC/DC转换器内部的基准电压Vref比较产生误差信号，控制PWM开关脉冲的占空比(一个波形周期内的高电平时间与低电平时间的比值)，从而调节开关管SW的导通时间和截止时间，进而调整输出电压的高低，形成一个闭环控制，以达到稳定输出电压的作用。目前嵌入式处理器通常采用固定内核电压或静态可调整内核电压的电源管理方式，如图2所示为嵌入式处理器内核电压控制的典型电路，图2中Ul为降压型DC/DC转换器，它通常采用PWM控制方式，将输入电压Vin转换为较低的输出电压V。·，作为嵌入式处理器的内核电源电压，根据降压型DC/DC转换器的工作原理，输出电压Vom=Vkef* (1+R1/R2)，Veef为DC/DC转换器参考电压，由前面的公式可见，通过改变固定电阻R2的阻值，或调整可变电位器R2的阻值，可以得到不同的输出电压νωκΕ。图2所示的电路，虽然能够静态地调整嵌入式处理器的内核电压，但是它在使用中不够灵活，不能根据嵌入式处理器的当前负荷大小情况，实时、动态地调整内核电压的大小。
技术实现思路
本专利技术的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本专利技术而学习。为解决现有技术的问题，本专利技术提出了，本专利技术技术方案可以根据嵌入式处理器的当前业务负荷，实时、动态地调整内核电压的大小。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下 根据本专利技术的一个方面，提供一种嵌入式处理器内核电压动态调整装置，包括位于嵌入式处理器内并依次相连的业务统计分析模块、内核电压选择模块和输入输出控制模块，还包括内核电压调整器，该输入输出控制模块与所述内核电压调整器相连；所述业务统计分析模块用于统计和分析所述嵌入式处理器当前选择和配置的业务数据，确定该嵌入式处理器的负荷数据；所述内核电压选择模块用于根据该负荷数据，为所述嵌入式处理器选择内核电压值；所述输入输出控制模块用于根据选择的所述内核电压值，输出相应的输入输出控制信号，控制所述内核电压调整器输出相应的内核电压。根据本专利技术的一个实施例，所述内核电压调整器包括DC/DC转换器、可变分压反馈电阻网络，所述DC/DC转换器与所述可变分压反馈电阻网络相连，所述输入输出控制模块与所述可变分压反馈电阻网络相连，所述输入输出控制信号改变所述可变分压反馈电阻网络的分压电阻大小，所述分压电阻对所述DC/DC转换器的电压输出进行分压，得到相应的内核电压。根据本专利技术的一个实施例，所述DC/DC转换器通过电阻与所述可变分压反馈电阻网络相连，所述输入输出控制模块与所述可变分压反馈电阻网络相连，所述输入输出控制信号改变所述可变分压反馈电阻网络的分压电阻大小，所述电阻和所述可变分压反馈电阻网络对所述DC/DC转换器的电压输出进行分压，得到相应的内核电压。根据本专利技术的一个实施例，所述可变分压反馈电阻网络包括至少一个场效应管，所述场效应管的源极和漏极连接用于分压的电阻，与所述场效应管数量相应的所述输入输出控制信号控制所述场效应管的栅极。根据本专利技术的一个实施例，所述可变分压反馈电阻网络包括场效应管Q1、场效应管Q2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8，电阻R3的一端连接电阻R2，其另一端连接电阻R4，电阻R4的另一端接地，电阻R7的一端连接场效应管Ql的栅极，其另一端接地，电阻R8的一端连接场效应管Q2的栅极，其另一端接地，场效应管Ql的源极和漏极分别连接电阻R4的两端，场效应管Q2的源极和漏极分别连接电阻R3与电阻R2的共极端以及接地端。根据本专利技术的一个实施例，所述输入输出控制信号包括第一输入输出控制信号和第二输入输出控制信号，第一输入输出控制信号用于控制场效应管Ql的栅极，第二输入输出控制信号用于控制场效应管Q2的栅极。根据本专利技术的一个实施例，场效应管Ql与电阻R7之间设置有低通滤波器。根据本专利技术的一个实施例，场效应管Q2与电阻R8之间设置有低通滤波器。根据本专利技术的一个实施例，所述低通滤波器设为RC滤波网络。根据本专利技术的一个实施例，还包括场效应管Q3、电阻R9和电阻R10,电阻R9的一端连接电阻R4，其另一端接地，场效应管Q3的源极和漏极分别连接电阻R9的两端，电阻RlO的一端连接场效应管Q3的栅极，其另一端接地，所述输入输出控制信号还包括第三输入输出控制信号，第三输入输出控制信号用于控制场效应管Q3的栅极。根据本专利技术的另一个方面，提供一种嵌入式处理器内核电压动态调整方法，包括 步骤采集和统计嵌入式处理器的当前业务数据，确定负荷数据；根据所述负荷数据确定与所述嵌入式处理器当前负荷相适应的内核电压值；根据所述内核电压值确定相应的输入输出控制信号；由所述输入输出控制信号改变内核电压调整器的反馈分压电阻组合，从而改变内核电压调整器输出电压的大小；所述内核电压调整器将调整后的所述输出电压提供给所述嵌入式处理器。根据本专利技术的一个实施例，所述内核电压调整器包括DC/DC转换器、可变分压反馈电阻网络，所述DC/DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式处理器内核电压动态调整装置，其特征在于：包括位于嵌入式处理器内并依次相连的业务统计分析模块、内核电压选择模块和输入输出控制模块，还包括内核电压调整器，所述输入输出控制模块与所述内核电压调整器相连；所述业务统计分析模块用于统计和分析所述嵌入式处理器当前选择和配置的业务数据，确定所述嵌入式处理器的负荷数据；所述内核电压选择模块用于根据所述负荷数据，为所述嵌入式处理器选择内核电压值；所述输入输出控制模块用于根据选择的所述内核电压值，输出相应的输入输出控制信号，控制所述内核电压调整器输出相应的内核电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建兵，
申请(专利权)人：安科智慧城市技术中国有限公司，武汉恒亿电子科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：