【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),伴隨著信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,如消費(fèi)電子、汽車(chē)電子、運(yùn)動(dòng)健康、智能家居等新興領(lǐng)域如雨后春筍般出現(xiàn),帶來(lái)了層出不窮的智能化、信息化的產(chǎn)品,這些變化給微處理器這一傳統(tǒng)控制設(shè)備帶來(lái)了新的生機(jī)與活力微處理器與外設(shè)大學(xué)教程,其市場(chǎng)需求正逐年上升。同時(shí),市場(chǎng)也對(duì)微處理器提出了新的需求:低功耗指標(biāo),并且隨著市場(chǎng)的發(fā)展,這個(gè)指標(biāo)沒(méi)有最低只有更低。低功耗已經(jīng)成為微處理器發(fā)展的主要趨勢(shì)和微處理器設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。在這種背景下,本文對(duì)微處理器中進(jìn)行功耗管理的電源管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究。論文首先從微處理器的應(yīng)用場(chǎng)景著手,剖析了不同應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn),完成了以階梯式功耗管理為核心的多工作模式設(shè)計(jì)。微處理器被劃分為四個(gè)性能、功耗各不相同的可配置工作模式,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合微處理器的整體結(jié)構(gòu),提出了電源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案,運(yùn)用多電源域、電源門(mén)控等技術(shù)對(duì)微處理器的電源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì),通過(guò)在工作模式和停止模式下使用不同效能的LDO來(lái)優(yōu)化低功耗模式下的功耗表現(xiàn),設(shè)計(jì)了電源管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)變化和電源信號(hào)的全方位控制。對(duì)于系統(tǒng)中的時(shí)鐘信號(hào),本文設(shè)計(jì)了樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò),并使用時(shí)鐘管理模塊對(duì)所有時(shí)鐘門(mén)控、時(shí)鐘分頻進(jìn)行管理微處理器與外設(shè)大學(xué)教程,同時(shí),針對(duì)電源管理模塊時(shí)鐘頻率過(guò)低帶來(lái)的模式喚醒時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一個(gè)邏輯簡(jiǎn)單的時(shí)鐘切換電路,將電源管理模塊的時(shí)鐘源在不同狀態(tài)下進(jìn)行切換,提高了微處理器的有效運(yùn)行速度。本文根據(jù)軟硬協(xié)同驗(yàn)證策略,對(duì)本文微處理器及電源管理系統(tǒng)進(jìn)行了完備的功能驗(yàn)證,論證了設(shè)計(jì)的正確性,最終的回片功耗測(cè)試結(jié)果顯示,微處理器在常規(guī)工作模式下功耗為22u A/MHz,停止模式下為1.8u A,待機(jī)模式下為50n A,各個(gè)模式之間有著明顯的功耗梯度,同其他低功耗類(lèi)型的微處理器相比,可以看出本文微處理器的低功耗指標(biāo)已經(jīng)接近或達(dá)到了市場(chǎng)最先進(jìn)水平,證明所設(shè)計(jì)的電源管理系統(tǒng)有著較好的低功耗優(yōu)化效果。
