[发明专利]基于有序控制的低功耗SOC电路及方法

说明书

技术领域

本发明主要应用于各种嵌入式SOC电路设计中。

背景技术

随着超大规模集成电路工艺技术的发展，系统芯片(SoC，System-on-Chip)和IP技术越来越成为IC业界广泛关注的焦点。SoC就是将系统的全部功能模块集成到单一半导体芯片上，包括CPU、I/O接口、存储器，以及一些重要的模拟集成电路。功能模块化的系统芯片具有易于增加新功能和缩短上市时间的显著特点，是IC设计业当前、乃至可预见未来的主流设计方式。

随着SOC设计日益变得越来越大型化和复杂化，因而如何提高SOC系统的可靠性、稳定性、低功耗等问题成为了大家备受关注的问题。这些问题所涉及的内容十分广泛，从物理实现到系统实现都可以采用各种方法来节省和优化，目前业界也一直在尝试采用各种方法去减少系统使用期的失效率，功耗等问题，常见的问题有：

1.上电的过程，一方面系统的稳定性很弱，另一方面系统中所有的负载又需要开始工作，因而，研究如何提高上电过程系统的稳定性对于系统正常工作是很重要的因素。

2.系统从正常工作状态进入到低功耗状态，由于作为一个系统级的电路，并不是任何时候都需要每一个功能模块都在运作，对于暂时不工作的模块，可以将其关掉，当需要工作时再将其唤醒。因而可以有效的降低整个电路的功耗。但是如何使系统平滑的过渡到低功耗模式，也是值得研究的地方。

3.同样，当系统从低功耗状态返回到正常工作状态也如此，如果没有好的机制也会使系统产生不稳定，提出一种有效的解决方法不但使系统更加稳定而且使系统的寿命延长。

发明内容

本发明通过对系统进行有序的控制解决了上述问题，其具体技术方案根据图1包括：

系统上电过程，系统进行控制使各个模块逐步上电。

从正常工作状态(Normal)状态进入到低功耗(standby)状态的过程中，系统进行控制，使需要进入低功耗的模块逐步切换到低功耗状态。

从低功耗(standby)状态回到正常工作状态(Normal)状态，系统也进行控制逐步唤醒模块，使模块回到正常模式。

本文提出有序控制的概念目的就在考虑降低系统功耗同时提高系统的稳定性，其特点有以下几方面：

1.上电的过程，系统中所有的负载没有马上全加到稳压电源的输出，而采用分级逐步加到稳压电源上，一方面避免了瞬间加在稳压电源的负载过大，提高了其稳定性，一定程度上延长了使用寿命；另一方面使各个负载都能得到稳定的电源，避免了负载上电压不够或太高使其不能正常工作。

2.系统从正常工作状态进入到低功耗状态，对于暂时不工作的模块，可以将其关掉，当需要工作时再将其唤醒。因而可以有效的降低整个电路的功耗。但是如果系统中进入低功耗模式模块都在同一时刻动作的话，会使系统稳定性下降。因为理论上在同一时刻动作，但实际上还是会有先后，假如系统中的稳压电源先进入低功耗，相应带负载能力减弱，但此时如果其他负载电路还没有进入低功耗模式，相当于此时的稳压电源还需要驱动大负载，从而对整个系统造成很大的破坏。采用有序控制后，当系统从正常模式进入到低功耗模式，可以合理安排系统中各个模块，错开各个模块转换的时间点，从而降低系统产生不稳定的概率。

3.同样，当系统从低功耗状态返回到正常工作状态也如此，如果没有进行有序控制，各个模块返回正常状态时刻点不可控。同理，如果稳压电源晚于负载回到正常状态，同步存储器的时钟先于片选有效，都会对系统造成损坏。因此，采用有序的控制，除了使系统中各个模块严格按指标控制下进行动作，而且使各个状态的转变更加平稳。通过对系统有序的控制不但降低SOC系统的功耗，而且提高了系统的稳定性、可靠性和系统的使用寿命。

附图说明

图1系统状态转换图

图2系统结构框图

具体实施方式

本发明针对具体SOC电路会有所不同，目的提出有序控制的概念，下面根据图2主要介绍本发明的具体实施方式。

1.上电过程，稳压电源开始正常工作，控制电路依次合上开关K1、K2……Kn；使稳压电源的输出逐步加到模拟模块，数字IP，Memory等负载上。其中开关K1、K2……Kn合上的顺序没有规定，原则根据系统的要求，从而使系统中的各个模块开始正常工作。

2.从正常工作(Normal)状态进入到低功耗(standby)状态，低功耗控制电路合上开关Ka1、Ka2……Kan；其中开关Ka1、Ka2……Kan合上的顺序没有规定，原则根据系统的要求，从而使系统的工作状态逐步切换到低功耗模式。

3.从低功耗(standby)状态回到到正常工作状态(Normal)状态，低功耗控制电路开始逐步逐步打开开关Ka1、Ka2……Kan；使模拟模块，数字IP，Memory等逐步退出低功耗 状态。其中开关Ka1、Ka2……Kan打开的顺序没有规定，原则根据系统的要求，从而使系统的工作状态从低功耗状态平稳的回到正常工作状态。