動態(tài)電壓調整裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及到嵌入式系統(tǒng)電源管理技術，特別涉及到嵌入式系統(tǒng)芯片動態(tài)電壓調 整技術。
【背景技術】
[0002] 動態(tài)電壓調整(簡稱，DVS)是一種根據(jù)芯片各電源域負載情況動態(tài)的調節(jié)芯片各 電源域電壓的技術，為了盡可能降低芯片功耗，需要在保證芯片運行需求的情況下盡可能 降低芯片各個電源域的供電電壓。
[0003] 嵌入式設備中，通常采用電源管理集成電路(簡稱，PMIC)來為芯片各電源域供電， 現(xiàn)有技術常用的DVS控制方法為：
[0004] 1)集成電路總線(簡稱，I2C)控制：
[0005] 如圖1所示，芯片與PMIC之間通過I2C進行連接，PMIC通過直流-直流轉換器(簡 稱，BUCK)為電源域提供供電電壓，PMIC中通常會包括多個BUCK，每個BUCK對應一個電源 域。圖中僅示出了一個BUCK(S卩，BUCKO)與一個芯片電源域之間的連接。在進行DVS控制 時：
[0006] 首先通過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別的時間；若對多個電源域進行DVS控制，I2C控 制采用串行的方式進行控制，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控制機制需要建立I2C控制任務，通過任務調度的方式來實現(xiàn)，這樣，當系統(tǒng) 中有更高優(yōu)先級任務的執(zhí)行和任務調度時，I2C控制任務會被延遲或打斷，控制的實時性會 受到影響，從而加大I2C的傳輸時延，導致響應速度慢，制約著DVS動態(tài)調節(jié)電壓的實時性。
[0011] 2)通用輸入輸出（簡稱，GPI0)接口控制：
[0012] 如圖2所示，芯片和PMIC之間通過GPI0接口進行連接，圖中僅示出了一個BUCK (即，BUCKO)與一個芯片電源域之間的連接。在進行動態(tài)電壓調整時：
[0013] 芯片通過設置GPI0接口信號線的高/低電平狀態(tài)來配置BUCK的輸出電壓。
[0014]GPI0接口控制方式能解決I2C控制所存在的實時性問題，但需要根據(jù)DVS電壓等 級數(shù)量及電源域數(shù)量配備相應的GPI0信號線數(shù)量。當DVS電壓等級數(shù)量較多和/或電源 域數(shù)量較多時，會占用芯片大量的GPI0信號線，增加芯片和PMIC之間的控制引腳，造成芯 片封裝PAD的增多，導致芯片面積增加。
[0015] 如，需要對5個電源域進行DVS控制，每一個電源域有8個DVS電壓等級，每一 個電源域就需要3條GPIO信號線來實現(xiàn)DVS控制，5個電源域總共就需要15條GPIO信號 線。

【發(fā)明內容】

[0016] 有鑒于此，本發(fā)明提出了一種動態(tài)電壓調整裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術中存在 的上述問題。
[0017] 本發(fā)明的動態(tài)電壓調整裝置用于芯片電源域供電電壓動態(tài)調整，所述芯片包括至 少一個電源域，所述裝置包括：
[0018] DVS負載電壓存儲器，存儲電源域各負載等級對應的電壓值；
[0019] DVS控制模塊，用于獲取電源域的負載等級，并根據(jù)所獲得的電源域負載等級從所 述DVS負載電壓存儲器獲取對應的電壓值；
[0020] 數(shù)模轉換模塊，對DVS控制模塊獲取的電壓值進行數(shù)模轉換，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] 供電電壓存儲單元，用于存儲電源域當前供電電壓；
[0024] 電源域負載獲取單元，用于獲取電源域的負載情況，并根據(jù)所述電源域的負載情 況獲取電源域負載等級；
[0025] 判斷單元，判斷是否有負載等級與當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)電源域負載等級從所述DVS負載電 壓存儲器獲取電源域負載等級對應的電壓值。
[0027] 進一步，所述芯片包括至少兩個電源域，所述數(shù)模轉換模塊包括多個數(shù)模轉換器； 所述比較器模塊包括多個比較器；所述多個數(shù)模轉換器和所述多個比較器與所述多個電源 域一一對應；各所述數(shù)模轉換器分別生成對應電源域的模擬參考電壓，發(fā)送到對應比較器； 各所述比較器分別從所述PMIC獲取對應電源域的供電電壓，生成對應電源域的電壓差值， 發(fā)送給所述PMIC。
[0028] 進一步，所述芯片包括至少兩個電源域，所述數(shù)模轉換模塊包括一個數(shù)模轉換器； 所述比較器模塊包括多個比較器；所述數(shù)模轉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輸 出端和所述多個比較器與所述多個電源域一一對應；
[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應輸出端獲取對應 電源域的模擬參考電壓，各所述比較器分別從所述PMIC獲取對應電源域的供電電壓，各所 述比較器分別生成對應電源域的電壓差值，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] 進一步，所述芯片包括至少兩個電源域，所述數(shù)模轉換模塊包括多個數(shù)模轉換器； 所述比較器模塊包括一個比較器；所述裝置還包括：
[0033] 第一多路輸入單路輸出選擇器；其多個輸入端和所述多個數(shù)模轉換器與所述多個 電源域--對應；
[0034] 各所述數(shù)模轉換器分別生成對應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應輸入端；
[0035] 第二單路輸入多路輸出選擇器；其多個輸出端與所述多個電源域 對應；分別 發(fā)送對應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；其多個輸入端與所述多個電源域 對應；分別 從所述PMIC獲取對應電源域的供電電壓；
[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] 進一步，所述芯片包括至少兩個電源域，所述數(shù)模轉換模塊包括一個數(shù)模轉換器； 所述比較器模塊包括一個比較器；所述數(shù)模轉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；其多個輸出端與所述多個電源域 對應；分別 發(fā)送對應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；其多個輸入端與所述多個電源域 對應；分別 從所述PMIC獲取對應電源域的供電電壓；
[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] 進一步，所述裝置包括至少一個分壓模塊；所述至少一個分壓模塊與所述至少一 個電源域一一對應；所述分壓模塊的分壓比與其對應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對應電源域的供電電壓進行分壓，獲得對應電源域的分壓 電