動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到嵌入式系統(tǒng)電源管理技術(shù)，特別涉及到嵌入式系統(tǒng)芯片動(dòng)態(tài)電壓調(diào) 整技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整(簡(jiǎn)稱，DVS)是一種根據(jù)芯片各電源域負(fù)載情況動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)芯片各 電源域電壓的技術(shù)，為了盡可能降低芯片功耗，需要在保證芯片運(yùn)行需求的情況下盡可能 降低芯片各個(gè)電源域的供電電壓。
[0003] 嵌入式設(shè)備中，通常采用電源管理集成電路(簡(jiǎn)稱，PMIC)來(lái)為芯片各電源域供電， 現(xiàn)有技術(shù)常用的DVS控制方法為：
[0004] 1)集成電路總線(簡(jiǎn)稱，I2C)控制：
[0005] 如圖1所示，芯片與PMIC之間通過(guò)I2C進(jìn)行連接，PMIC通過(guò)直流-直流轉(zhuǎn)換器(簡(jiǎn) 稱，BUCK)為電源域提供供電電壓，PMIC中通常會(huì)包括多個(gè)BUCK，每個(gè)BUCK對(duì)應(yīng)一個(gè)電源 域。圖中僅示出了一個(gè)BUCK(S卩，BUCKO)與一個(gè)芯片電源域之間的連接。在進(jìn)行DVS控制 時(shí)：
[0006] 首先通過(guò)I2C控制器從PMIC讀回PMIC各BUCK的電壓配置參數(shù)；
[0007] 然后根據(jù)各電源域的負(fù)載情況獲取各電源域所需的供電電壓，修改PMIC各BUCK 的電壓配置參數(shù)；
[0008] 最后將修改后的電壓配置參數(shù)通過(guò)I2C控制器發(fā)送到PMIC配置各BUCK的輸出電 壓。
[0009]I2C控制方式的問(wèn)題在于，正常模式下，I2C的通信速率通常只能到400KHZ，從程 序配置到數(shù)據(jù)傳輸完成通常需要百微秒級(jí)別的時(shí)間；若對(duì)多個(gè)電源域進(jìn)行DVS控制，I2C控 制采用串行的方式進(jìn)行控制，在單線程最理想的條件下至少需要幾百微秒才能完成DVS控 制。
[0010]I2C控制機(jī)制需要建立I2C控制任務(wù)，通過(guò)任務(wù)調(diào)度的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣，當(dāng)系統(tǒng) 中有更高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行和任務(wù)調(diào)度時(shí)，I2C控制任務(wù)會(huì)被延遲或打斷，控制的實(shí)時(shí)性會(huì) 受到影響，從而加大I2C的傳輸時(shí)延，導(dǎo)致響應(yīng)速度慢，制約著DVS動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電壓的實(shí)時(shí)性。
[0011] 2)通用輸入輸出（簡(jiǎn)稱，GPI0)接口控制：
[0012] 如圖2所示，芯片和PMIC之間通過(guò)GPI0接口進(jìn)行連接，圖中僅示出了一個(gè)BUCK (即，BUCKO)與一個(gè)芯片電源域之間的連接。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整時(shí)：
[0013] 芯片通過(guò)設(shè)置GPI0接口信號(hào)線的高/低電平狀態(tài)來(lái)配置BUCK的輸出電壓。
[0014]GPI0接口控制方式能解決I2C控制所存在的實(shí)時(shí)性問(wèn)題，但需要根據(jù)DVS電壓等 級(jí)數(shù)量及電源域數(shù)量配備相應(yīng)的GPI0信號(hào)線數(shù)量。當(dāng)DVS電壓等級(jí)數(shù)量較多和/或電源 域數(shù)量較多時(shí)，會(huì)占用芯片大量的GPI0信號(hào)線，增加芯片和PMIC之間的控制引腳，造成芯 片封裝PAD的增多，導(dǎo)致芯片面積增加。
[0015] 如，需要對(duì)5個(gè)電源域進(jìn)行DVS控制，每一個(gè)電源域有8個(gè)DVS電壓等級(jí)，每一 個(gè)電源域就需要3條GPIO信號(hào)線來(lái)實(shí)現(xiàn)DVS控制，5個(gè)電源域總共就需要15條GPIO信號(hào) 線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 有鑒于此，本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在 的上述問(wèn)題。
[0017] 本發(fā)明的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整裝置用于芯片電源域供電電壓動(dòng)態(tài)調(diào)整，所述芯片包括至 少一個(gè)電源域，所述裝置包括：
[0018] DVS負(fù)載電壓存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)電源域各負(fù)載等級(jí)對(duì)應(yīng)的電壓值；
[0019] DVS控制模塊，用于獲取電源域的負(fù)載等級(jí)，并根據(jù)所獲得的電源域負(fù)載等級(jí)從所 述DVS負(fù)載電壓存儲(chǔ)器獲取對(duì)應(yīng)的電壓值；
[0020] 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)DVS控制模塊獲取的電壓值進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成電源域模擬參 考電壓；
[0021 ] 比較器模塊，比較所述電源域模擬參考電壓和所述電源域供電電壓，生成電源域 電壓差值，發(fā)送給電源管理集成電路PMIC調(diào)整電源域的供電電壓。
[0022] 優(yōu)選的，所述DVS控制模塊包括：
[0023] 供電電壓存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)電源域當(dāng)前供電電壓；
[0024] 電源域負(fù)載獲取單元，用于獲取電源域的負(fù)載情況，并根據(jù)所述電源域的負(fù)載情 況獲取電源域負(fù)載等級(jí)；
[0025] 判斷單元，判斷是否有負(fù)載等級(jí)與當(dāng)前供電電壓不匹配的電源域，如果有，觸發(fā) DVS控制單元；
[0026] DVS控制單元，在所述判斷單元的觸發(fā)下，根據(jù)電源域負(fù)載等級(jí)從所述DVS負(fù)載電 壓存儲(chǔ)器獲取電源域負(fù)載等級(jí)對(duì)應(yīng)的電壓值。
[0027] 進(jìn)一步，所述芯片包括至少兩個(gè)電源域，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述比較器模塊包括多個(gè)比較器；所述多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述多個(gè)比較器與所述多個(gè)電源 域一一對(duì)應(yīng)；各所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別生成對(duì)應(yīng)電源域的模擬參考電壓，發(fā)送到對(duì)應(yīng)比較器； 各所述比較器分別從所述PMIC獲取對(duì)應(yīng)電源域的供電電壓，生成對(duì)應(yīng)電源域的電壓差值， 發(fā)送給所述PMIC。
[0028] 進(jìn)一步，所述芯片包括至少兩個(gè)電源域，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述比較器模塊包括多個(gè)比較器；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成各所述電源域的模擬參考電壓；所 述裝置還包括：
[0029] 第一單路輸入多路輸出選擇器；所述第一單路輸入多路輸出選擇器的輸入端從所 述數(shù)模轉(zhuǎn)換器獲取各電源域的模擬參考電壓，所述第一單路輸入多路輸出選擇器的多個(gè)輸 出端和所述多個(gè)比較器與所述多個(gè)電源域一一對(duì)應(yīng)；
[0030] 各所述比較器分別從所述第一單路輸入多路輸出選擇器的對(duì)應(yīng)輸出端獲取對(duì)應(yīng) 電源域的模擬參考電壓，各所述比較器分別從所述PMIC獲取對(duì)應(yīng)電源域的供電電壓，各所 述比較器分別生成對(duì)應(yīng)電源域的電壓差值，發(fā)送給所述PMIC;
[0031] 所述第一單路輸入多路輸出選擇器控制端連接到所述DVS控制模塊。
[0032] 進(jìn)一步，所述芯片包括至少兩個(gè)電源域，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述比較器模塊包括一個(gè)比較器；所述裝置還包括：
[0033] 第一多路輸入單路輸出選擇器；其多個(gè)輸入端和所述多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器與所述多個(gè) 電源域--對(duì)應(yīng)；
[0034] 各所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別生成對(duì)應(yīng)電源域的模擬參考電壓，發(fā)送到所述第一多路輸 入單路輸出選擇器的對(duì)應(yīng)輸入端；
[0035] 第二單路輸入多路輸出選擇器；其多個(gè)輸出端與所述多個(gè)電源域 對(duì)應(yīng)；分別 發(fā)送對(duì)應(yīng)電源域的電壓差值到所述PMIC;
[0036] 第二多路輸入單路輸出選擇器；其多個(gè)輸入端與所述多個(gè)電源域 對(duì)應(yīng)；分別 從所述PMIC獲取對(duì)應(yīng)電源域的供電電壓；
[0037] 所述比較器從所述第一多路輸入單路輸出選擇器的輸出端獲取各電源域的模擬 參考電壓，從第二多路輸入單路輸出選擇器獲取各電源域的供電電壓，生成各電源域的電 壓差值發(fā)送所述第二單路輸入多路輸出選擇器的輸入端。
[0038] 所述第二單路輸入多路輸出選擇器控制端、第一多路輸入單路輸出選擇器控制端 和所述第二多路輸入單路輸出選擇器控制端連接到所述DVS控制模塊。
[0039] 進(jìn)一步，所述芯片包括至少兩個(gè)電源域，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述比較器模塊包括一個(gè)比較器；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成各電源域的模擬參考電壓發(fā)送給所 述比較器；所述比較器生成各電源域的電壓差值；所述裝置還包括：
[0040] 第三單路輸入多路輸出選擇器；其多個(gè)輸出端與所述多個(gè)電源域 對(duì)應(yīng)；分別 發(fā)送對(duì)應(yīng)電源域的電壓差值到所述PMIC;
[0041] 第三多路輸入單路輸出選擇器；其多個(gè)輸入端與所述多個(gè)電源域 對(duì)應(yīng)；分別 從所述PMIC獲取對(duì)應(yīng)電源域的供電電壓；
[0042] 所述比較器從所述第三多路輸入單路輸出選擇器的輸出端獲取各電源域的供電 電壓；發(fā)送各電源域的電壓差值到所述第三單路輸入多路輸出選擇器輸入端；
[0043] 所述第三單路輸入多路輸出選擇器控制端、第三多路輸入單路輸出選擇器控制端 連接到所述DVS控制模塊。
[0044] 進(jìn)一步，所述裝置包括至少一個(gè)分壓模塊；所述至少一個(gè)分壓模塊與所述至少一 個(gè)電源域一一對(duì)應(yīng)；所述分壓模塊的分壓比與其對(duì)應(yīng)的電源域的供電電壓增益值匹配；
[0045] 各所述分壓模塊分別對(duì)對(duì)應(yīng)電源域的供電電壓進(jìn)行分壓，獲得對(duì)應(yīng)電源域的分壓 電