CN109375543B - Dvs电压管理装置、系统及方法、存储介质、计算机设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种DVS电压管理装置、系统及方法、存储介质、计算机设备，其中，该装置包括：状态监测单元、硬件主动触发控制单元、寄存器、软件触发控制单元、仲裁器、状态机及I2C控制器。状态监测单元用于将电压域状态信号转换为LPI标准信号；硬件主动触发控制单元用于根据LPI标准信号生成第一电压域控制指令；寄存器用于存储操作指令；软件触发控制单元用于执行操作指令生成第二电压域控制指令；仲裁器用于选择第一或第二电压域控制指令；状态机用于根据第一或第二电压域控制指令控制I2C控制器；I2C控制器用于在状态机的控制下操作电源管理集成电路。可以通过软硬件相结合的方式进行芯片电压管理，功耗低，兼容性好。

Description

DVS电压管理装置、系统及方法、存储介质、计算机设备

技术领域

本发明涉及电压管理技术领域，尤其涉及电压的软硬件调节方法，具体来说就是一种动态电压调节(DVS)电压管理装置、系统及方法、存储介质、计算机设备。

背景技术

目前，为了延长便携式电子设备(如手机、MP3、多媒体播放器、笔记本电脑等)的电池寿命和续航时间，芯片开发商正在绞尽脑汁开发新的节电技术。这些节电技术大体上可以分为两类，一类为动态节电技术，另外一类为静态节电技术。静态节电技术包括不同的低功耗模式，芯片内部不同组件的时钟或电源的按需开关等。动态节电技术则是根据芯片所运行的应用程序对计算能力的不同需要，动态调节芯片的运行频率和电压(对于同一芯片，频率越高，需要的电压也越高)，从而达到节能的目的。

现有技术中，动态节电技术通过纯软件方式或纯硬件方式来实现，纯软件实现方式是通过协处理器对电源域状态监控或中断进行软件控制PMIC(电源管理集成电路)，存在响应时间长的缺陷；纯硬件实现方式是通过对电压域下的状态实时监控，通过内部状态机控制PMIC，响应时间短，纯硬件实现方式虽然克服了纯软件方式响应时间长的缺陷，但是兼容性差，基本上只针对特定电压域下的信号监控，例如ARMA系列处理器。

本领域技术人员亟需研发一种芯片功耗管理方法，克服现有技术中存在的上述缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种DVS电压管理装置、系统及方法、存储介质、计算机设备，解决了现有技术中纯软件方式调节电压响应速度慢，纯硬件方式调节电压通用性低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种DVS电压管理装置，包括：一个或多个状态监测单元、与状态监测单元连接的硬件主动触发控制单元、寄存器、与寄存器连接的软件触发控制单元、与硬件主动触发控制单元和软件触发控制单元连接的仲裁器、与仲裁器连接的状态机及与状态机连接的I2C控制器。状态监测单元用于将电压域状态信号转换为LPI标准信号；硬件主动触发控制单元用于根据LPI标准信号生成第一电压域控制指令；寄存器用于存储操作指令；软件触发控制单元用于执行操作指令生成第二电压域控制指令；仲裁器用于通过时分复用方式选择第一电压域控制指令或者第二电压域控制指令；状态机用于根据第一电压域控制指令或者第二电压域控制指令控制I2C控制器；I2C控制器用于在状态机控制下操作电源管理集成电路。

进一步地，寄存器具体包括：软硬件控制配置寄存器，与软件触发控制单元连接，用于存储软件触发控制单元的操作指令；PMIC操作预置数据寄存器，与状态机连接，用于存储ON、OFF和DVS命令；BYPASS寄存器，与I2C控制器连接，用于存储电源管理集成电路预置数据。

进一步地，BYPASS寄存器的slave地址和PMIC操作预置数据寄存器的地址提前预置。

本发明的具体实施方式还提供一种DVS电压管理系统，包括：电源管理集成电路、与电源管理集成电路连接的电压域、与电压域连接的功率域控制器、与功率域控制器连接的DVS电压控制装置以及与DVS电压控制装置连接的协处理器。电源管理集成电路与DVS电压控制装置连接；电源管理集成电路用于管理电压域的功耗；功率域控制器用于根据电压域的功耗控制DVS电压控制装置；协处理器用于通过软件控制DVS电压控制装置。

进一步地，电压域具有多个功率模块。

进一步地，当硬件触发使能时，通过DVS电压控制装置监控电压域的功耗，需要进行电压开关时，DVS电压控制装置触发内部的状态机执行操作；当软件触发使能时，通过协处理器进行寄存器配置，实现电压开关和电压调节，状态机根据软件配置命令执行操作。

本发明的具体实施方式还提供一种DVS电压控制方法，包括：监测电压域中不同模块的功率消耗状态；利用协处理器配置寄存器内的操作指令；电压域控制器根据功率消耗状态或者操作指令操作电源管理集成电路。

进一步地，DVS电压控制方法还包括：通过功率域状态或中断指示电压域的状态。

本发明的具体实施方式还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现DVS电压管理方法的步骤。

本发明的具体实施方式还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现DVS电压管理方法的步骤。

根据本发明的上述具体实施方式可知，DVS电压管理装置、系统及方法、存储介质、计算机设备至少具有以下有益效果：通过对功率域(POWERDOMAIN)的状态监控进行LPI接口转换，自动控制电压域(VOLTAGEDOMAIN)电压开(ON)、关(OFF)动作触发；通过在寄存器配置电压域开(ON)、关(OFF)PMIC(电源管理集成电路)操作命令，实现多种PMIC之间的相互兼容；通过寄存器配置I2C接口操作的地址、寄存器地址、操作数据实现对多种PMIC之间的相互兼容；通过BYPASS寄存器操作，可实现直接对PMIC的操作，如PMIC初始化、电压值软件调节，实现除硬件状态机控制PMIC调节电压手段之外，可通过软件调节PMIC电压，增加调节灵活性。本发明实现了软件方式和硬件方式自动响应相结合，通过电压域(VOLTAGEDOMAIN)状态硬件触发电压ON(开)、OFF(关)，或是通过软件配置硬件执行ON(开)、OFF(关)、DVS(动态电压调节)；对各电压域下的状态监控统一进行处理，转换成业内通用低功耗接口(LPI，Lowpower interface)，提升标准化和通用性；实现了多电压域控制扩展，通过内部仲裁时分复用方式执行各电压域下的操作请求，响应速度快，标准化通用性好，电压调节灵活，用户体验度高。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明第一实施方式提供的一种DVS电压控制装置的结构示意图。

图2为本发明第二实施方式提供的一种DVS电压控制系统的结构示意图。

图3为本发明第三实施方式提供的一种DVS电压控制方法的第一示意流程图。

图4为本发明第四实施方式提供的一种DVS电压控制方法的第二示意流程图。

附图标记说明：

11 状态监测单元 12 硬件主动触发控制单元

13 寄存器 14 软件触发控制单元

15 仲裁器 16 状态机

17 I2C控制器 1 DVS电压控制装置

2 电源管理集成电路 3 电压域

4 功率域控制器 5 协处理器

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

动态电压调节(DVS)作为常见的动态节电技术，已经大量应用在CPU或GPU等通用处理芯片设计中，通过电压域的控制，降低处理芯片的功耗，使得DVS技术具有广阔的应用前景。

图1为本发明第一实施方式提供的一种DVS电压控制装置的结构示意图，如图1所示，仲裁器与硬件主动触发控制单元、软件触发控制单元连接，状态机与仲裁器连接，仲裁器通过时分复用方式选择硬件主动触发控制单元或者软件触发控制单元的控制指令给状态机，状态机根据仲裁器选择的控制指令控制I2C控制器操作电源管理集成电路。

该附图所示的具体实施方式中，DVS电压控制装置包括：一个或多个状态监测单元11、与状态监测单元11连接的硬件主动触发控制单元12、寄存器13、与寄存器13连接的软件触发控制单元14、与硬件主动触发控制单元12和软件触发控制单元14连接的仲裁器15、与仲裁器15连接的状态机16及与状态机16连接的I2C控制器17。其中，状态监测单元11用于将电压域状态信号转换为LPI标准信号；硬件主动触发控制单元12用于根据LPI标准信号生成第一电压域控制指令；寄存器13用于存储操作指令；软件触发控制单元14用于执行操作指令生成第二电压域控制指令；仲裁器15用于通过时分复用方式选择第一电压域控制指令或者第二电压域控制指令；状态机16用于根据第一电压域控制指令或者第二电压域控制指令控制I2C控制器17；I2C控制器17用于在状态机16控制下操作电源管理集成电路。本发明的实施例中，寄存器13具体包括软硬件控制配置寄存器131、PMIC(电源管理集成电路)操作预置数据寄存器132和BYPASS寄存器133。软硬件控制配置寄存器131与软件触发控制单元14连接，软硬件控制配置寄存器131用于存储软件触发控制单元14的操作指令；PMIC操作预置数据寄存器132与状态机16连接，PMIC操作预置数据寄存器132用于存储ON(电压开)、OFF(电压关)和DVS(动态电压调节)命令；BYPASS寄存器133与I2C控制器17连接，BYPASS寄存器133用于存储电源管理集成电路预置数据。BYPASS寄存器133的slave地址和PMIC操作预置数据寄存器132的地址提前预置。

参见图1，通过寄存器配置I2C接口操作的地址、寄存器地址、操作数据实现对多种PMIC之间的相互兼容；通过BYPASS寄存器操作，可实现直接对PMIC的操作，如PMIC初始化、电压值软件调节，实现除硬件状态机控制PMIC调节电压手段之外，可通过软件调节PMIC电压，增加调节灵活性；对各电压域下的状态监控统一进行处理，转换成业内通用LPI接口(并口、打印口和PP等)，提升标准化和通用性；实现了多电压域控制扩展，通过内部仲裁时分复用方式执行各电压域下的操作请求，响应速度快，标准化通用性好，电压调节灵活，用户体验度高。

本发明的具体实施例中，利用BYPASS寄存器133初始化电源管理集成电路或者对电源管理集成电路的特定寄存器进行操作，BYPASS寄存器133定义如下述表1，其中，“字段”是32位寄存器的各个bit位置，“类型”是标识该bit位是否可读和可写，r为读(Read)，w为写(Write)；“默认”是指寄存器默认值，“名称”是bit位段的标识符号，“功能”是对bit位段的功能描述。

表1

图2为本发明第二实施方式提供的一种DVS电压控制系统的结构示意图，如图2所示，DVS电压控制装置如图1所示，鉴于篇幅，DVS电压控制装置的具体结构不再赘述。功率域控制器根据电压域的功耗控制DVS电压控制装置，协处理器通过软件控制DVS电压控制装置，在功率域控制器或者协处理器的控制下，DVS电压控制装置中的I2C控制器通过电源管理集成电路管理电压域中功率模块的功耗。

该附图所示的具体实施方式中，DVS电压控制系统包括：电源管理集成电路2、与电源管理集成电路2连接的电压域3、与电压域3连接的功率域控制器4、与功率域控制器4连接的DVS电压控制装置1以及与DVS电压控制装置1连接的协处理器5。其中，电源管理集成电路2与DVS电压控制装置1连接；电源管理集成电路2用于管理电压域3的功耗；功率域控制器4用于根据电压域3的功耗控制DVS电压控制装置1；协处理器5用于通过软件控制DVS电压控制装置1。本发明的实施例中，电压域3具有多个功率模块31。当硬件触发使能时，通过DVS电压控制装置1监控电压域3的功耗，需要进行电压开关时，DVS电压控制装置1触发内部的状态机执行操作；当软件触发使能时，通过协处理器5进行寄存器配置，实现电压开关和电压调节，状态机根据软件配置命令执行操作。

参见图2，实现软件和硬件自动响应相结合，对各电压域下的状态监控统一进行处理，转换成业内通用LPI信号，提升标准化和通用性，用户体验度高；通过内部仲裁时分复用方式执行各电压域下的操作请求，实现了多电压域控制扩展。

图3为本发明第三实施方式提供的一种DVS电压控制方法的第一示意流程图，如图3所示，电压域控制器根据功率消耗状态或者操作指令操作电源管理集成电路。

该附图所示的具体实施方式中，DVS电压控制方法包括：

S101：监测电压域中不同模块的功率消耗状态。本发明的实施例中，电压域中具有多个功率模块，每个功率模块的功率消耗状态可以互不相同。可以利用功率域控制器监测电压域中不同模块的功率消耗状态。

S102：利用协处理器配置寄存器内的操作指令。本发明的实施例中，寄存器可以包括软硬件控制配置寄存器、PMIC操作预置数据寄存器和BYPASS寄存器。

S103：电压域控制器根据功率消耗状态或者操作指令操作电源管理集成电路。本发明的实施例中，电压域控制器可以为图2中的DVS电压控制装置。

参见图3，可以实现软件和硬件自动响应相结合，对各电压域下的状态监控统一进行处理，提升标准化和通用性，用户体验度高；通过内部仲裁时分复用方式执行各电压域下的操作请求，实现了多电压域控制扩展。

图4为本发明第四实施方式提供的一种DVS电压控制方法的第二示意流程图，如图4所示，图4中步骤S201与图3中步骤S101相同，图4中步骤S202与图3中步骤S102相同，图4中步骤S203与图3中步骤S103相同，电源管理集成电路操作结束后，可以通过功率域状态或中断指示电压域的状态。

该附图所示的具体实施方式中，DVS电压控制方法包括：

S201：监测电压域中不同模块的功率消耗状态。

S202：利用协处理器配置寄存器内的操作指令。

S203：电压域控制器根据功率消耗状态或者操作指令操作电源管理集成电路。

S204：通过功率域状态或中断指示电压域的状态。本发明的实施例中，功率域状态可以为电压域中不同模块的功率消耗状态。

参见图4，可以对各电压域下的状态监控统一进行处理，转换成业内通用LPI接口(并口、打印口和PP等)，提升标准化和通用性；实现了多电压域控制扩展，通过内部仲裁时分复用方式执行各电压域下的操作请求，响应速度快，标准化通用性好，电压调节灵活，用户体验度高。

本发明的具体实施方式还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现DVS电压控制方法的步骤。步骤包括：

S101：监测电压域中不同模块的功率消耗状态。

S102：利用协处理器配置寄存器内的操作指令。

S103：电压域控制器根据功率消耗状态或者操作指令操作电源管理集成电路。

本发明的具体实施方式还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现DVS电压控制方法的步骤。步骤包括：

S201：监测电压域中不同模块的功率消耗状态。

S202：利用协处理器配置寄存器内的操作指令。

S203：电压域控制器根据功率消耗状态或者操作指令操作电源管理集成电路。

S204：通过功率域状态或中断指示电压域的状态。

本发明的具体实施方式还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现DVS电压控制方法的步骤。步骤包括：

S101：监测电压域中不同模块的功率消耗状态。

S102：利用协处理器配置寄存器内的操作指令。

S103：电压域控制器根据功率消耗状态或者操作指令操作电源管理集成电路。

本发明的具体实施方式还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现DVS电压控制方法的步骤。步骤包括：

S201：监测电压域中不同模块的功率消耗状态。

S202：利用协处理器配置寄存器内的操作指令。

S203：电压域控制器根据功率消耗状态或者操作指令操作电源管理集成电路。

S204：通过功率域状态或中断指示电压域的状态。

上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行上述方法的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。

以上仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种DVS电压控制装置，其特征在于，该装置包括：一个或多个状态监测单元(11)、与所述状态监测单元(11)连接的硬件主动触发控制单元(12)、寄存器(13)、与所述寄存器(13)连接的软件触发控制单元(14)、与所述硬件主动触发控制单元(12)和所述软件触发控制单元(14)连接的仲裁器(15)、与所述仲裁器(15)连接的状态机(16)及与所述状态机(16)连接的I2C控制器(17)，其中，

所述状态监测单元(11)用于将电压域状态信号转换为LPI标准信号；

所述硬件主动触发控制单元(12)用于根据所述LPI标准信号生成第一电压域控制指令；

所述寄存器(13)用于存储操作指令；

所述软件触发控制单元(14)用于执行所述操作指令生成第二电压域控制指令；

所述仲裁器(15)用于通过时分复用方式选择所述第一电压域控制指令或者所述第二电压域控制指令；

所述状态机(16)用于根据所述第一电压域控制指令或者所述第二电压域控制指令控制所述I2C控制器(17)；

所述I2C控制器(17)用于在所述状态机(16)控制下操作电源管理集成电路。

2.根据权利要求1所述的DVS电压控制装置，其特征在于，所述寄存器(13)具体包括：

软硬件控制配置寄存器(131)，与所述软件触发控制单元(14)连接，用于存储所述软件触发控制单元(14)的所述操作指令；

PMIC操作预置数据寄存器(132)，与所述状态机(16)连接，用于存储ON、OFF和DVS命令；以及

BYPASS寄存器(133)，与所述I2C控制器(17)连接，用于存储电源管理集成电路预置数据。

3.根据权利要求2所述的DVS电压控制装置，其特征在于，所述BYPASS寄存器(133)的slave地址和所述PMIC操作预置数据寄存器(132)的地址提前预置。

4.一种DVS电压控制系统，其特征在于，该系统包括：电源管理集成电路(2)、与所述电源管理集成电路(2)连接的电压域(3)、与所述电压域(3)连接的功率域控制器(4)、与所述功率域控制器(4)连接的如权利要求1至3任一所述的DVS电压控制装置(1)以及与所述DVS电压控制装置(1)连接的协处理器(5)，其中，

所述电源管理集成电路(2)与所述DVS电压控制装置(1)连接；

所述电源管理集成电路(2)用于管理所述电压域(3)的功耗；

所述功率域控制器(4)用于根据所述电压域(3)的功耗控制所述DVS电压控制装置(1)；

所述协处理器(5)用于通过软件控制所述DVS电压控制装置(1)。

5.根据权利要求4所述的DVS电压控制系统，其特征在于，所述电压域(3)具有多个功率模块(31)。

6.根据权利要求4所述的DVS电压控制系统，其特征在于，当硬件触发使能时，通过所述DVS电压控制装置(1)监控所述电压域(3)的功耗，需要进行电压开关时，所述DVS电压控制装置(1)触发内部的状态机执行操作；当软件触发使能时，通过所述协处理器(5)进行寄存器配置，实现电压开关和电压调节，所述状态机根据软件配置命令执行操作。

7.一种DVS电压控制方法，其特征在于，该方法包括：

监测电压域中不同模块的功率消耗状态；

利用协处理器配置寄存器内的操作指令；

电压域控制器根据所述功率消耗状态或者所述操作指令操作电源管理集成电路；

所述电压域控制器为权利要求1至3任一所述的DVS电压控制装置。

8.根据权利要求7所述的DVS电压控制方法，其特征在于，该方法还包括：

通过功率域状态或中断指示所述电压域的状态。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7或8所述方法的步骤。

10.一种计算机设备，其特征在于，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7或8所述方法的步骤。

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