2023年12月18日发(作者：)

车联网的电源管理

CMOS数字电路功耗主要分为静态功耗和动态功耗：静态功耗主要是处理器的漏电流决定的，这与工艺以及电路结构相关，在0.13um工艺下，静态功耗较大，已经到了不能再忽略的地步，尤其是在可持设备中，功耗问题基本决定了设备的性能好坏。采用低功耗工艺实现设计可以有效地降低静态功耗。动态功耗主要来自于Switching Power，即与负载电容、电压以及工作中的信号翻转频率相关。为了有效降低动态功耗，可用Synopsys公司提出的 UPF（Unitfied Power

Format）对低功耗设计的描述方法实现。

根据UPF的低功耗描述方法，需要将芯片划分为不同的控制区域，通过控制不同的区域的电压和时钟输入的通/断状态来实现对某个区域的工作状态的控制。在芯片工作时把不工作的模块的电源和时钟关断，降低其静态和动态功率损耗，从而实现对芯片的功耗有效管理。

1

2

3

4

5

Power Domain

CPU

TOP

Security--system

Peripherals-system

Included Modules

LEON 3 core, L2 Cache,

AMBA, GPIO, etc.

RSA, AES, DES, 3DES, ECC, etc.

VGA , DMA, PS/2

Mem-controller-system SDRAM controller, DDR2controller, SD/MMC

controller

6

7

8

9

Timer-system

Comm-system

Alive-system

Memory-system

RTC, Timers, watchdog

USB, I2C, SPI, UART, CAN

Power Management Unit, GPIO, Wakeup Logic

ROM, SRAM, FLASH

注：上面的划分区域是根据初步的设计来判断的，具体的划分方案在实施时可能有所调整。

电源管理的目的是最大可能的实现芯片最小功率消耗，根据芯片的应用将其分为：NORMAL，IDLE，DEEP-IDLE，SLEEP，STOP和DEEP-STOP六种功率模式。

 NORMAL：LEON3核工作，其他的模块正常运行。

 IDLE：LEON3核的时钟关断，其他的模块运行正常。

 DEEP-IDLE：LEON3核的电源关断，其他的模块关断或不关断。

 STOP：除了实时时钟和Alive-system区域外，所有的模块包括LEON3核的电源关断。

 DEEP-STOP：LEON3核电源关断，除了实时时钟和Alive-system区域的其他模块在不同的配置下得到不同的状态。

 SLEEP：除了Alive-system区域和GPIO外，主电源来自外部的PMICs。

注：DEEP的意思指的是LEON3核的电源关断，因此LEON3核的漏电功耗在这些模式下最小。

将上面所叙述的六种功率模式按照其特点和系统要求设计如下图所示的状态转换图。

System resetLEON3 commandIDLEWakeup sourcesurcesLEON3 commandNormalWakeup sourcesSTOPpeuakWdLEON3

request

by

command/E_sleep

by

battery

faultLE

so3

commanONWakeup

sosceuranmmco3

Wakeup

sourcesLEONdDEEP-IDLEE_sleep

by

baDEEP-STOPfary

ettultE_sttery

faultSLEEP(E-SLEEP)E_ay

bb

epsleleep

by

battery

faup

bleeE_say

bfary

tteltult