[发明专利]一种无线局域网SOC芯片的低功耗设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线局域网领域无线局域网SOC芯片的低功耗设计方法。

背景技术

在当今消费类SOC芯片设计中，工作和待机功耗正逐渐成为成功芯片的衡量标准，系统的待机时间也在逐渐成为关乎产品成败的决定性因素之一。

无线局域网技术作为一种高速无线通信网络技术，不但成为家庭无线路由，PC机无线接入的不二选择，近年来在消费类电子产品中也取得了日益广泛的应用。但由于该通信技术的算法与SOC实现系统的复杂性，通常芯片有较大的工作与待机功耗，这无疑对其在消费类电子产品，尤其是手持类电子产品中的应用带来巨大障碍。

本文针对无线局域网SOC芯片特点，提出了一种无线局域网SOC芯片的低功耗设计方法。

发明内容

本发明提出了一种无线局域网SOC芯片的低功耗设计方法，该方法能有效降低无线局域网SOC芯片系统的工作和待机功耗。

该方法根据无线局域网SOC芯片的工作特点，定义多种工作状态，不同工作状态下具有不同的功耗。设计一个PMU模块，实现该工作状态机，并在实际工作中根据条件完成各状态之间的切换。

PMU模块在芯片工作中保持使用常开电源，并使用32.768KHz～2KHz频率可选的低频时钟作为时钟源，使其工作不依赖于芯片内部其它高频时钟源，进而可以在状态切换过程中关闭高频时钟电源。

根据芯片工作状态，为各功能模块划分电源域和时钟域，PMU分别对芯片各模块在不同状态下的电源和时钟信号进行开关控制，具体来说：

●根据芯片工作状态划分电源域，当芯片在不同工作状态之间切换时，完成各电源域的开启和关断控制；

●根据芯片工作状态划分电源域，当芯片在不同工作状态之间切换时，完成时钟频率切换以及时钟门控的开关控制。

附图说明

图1是根据芯片工作环境定义的芯片功耗状态转移图，图中各功耗状态自上而下功耗递增。

图2是芯片时钟域划分以及根据芯片功耗状态定义的系统级时钟门控和各子模块的自适应时钟。

图3是根据芯片功耗状态定义，电路各功能模块的电源域划分图示，具体实施方案中对个模块功能有详细说明。

具体实施方式

芯片各功能模块简介

模块Power Management Unit(简称PMU)使用片外常开1.2V电源供电，输入时钟为32.768KHz～2MHz可选的低频时钟域。该模块中实现芯片工作状态机，此外，芯片在各工作状态切换过程中，PMU模块负责完成除PMU电路以外芯片其它全部电路的电源开关和时钟门控开关信号；

模块Host Interface是设备接口的协议处理器，芯片通过设备接口与片外主设备进行数据交互；

模块Clock Gating Control(CGC)完成芯片Host Interface与BB Subsystem内各个时钟域的时钟门控，以及完成Processor模块的时钟频率切换。

模块Processor是片内微处理器，以及相关的I_cache，D_cache，还包括指令和数据存储器系统，负责完成芯片数据帧组建/解析，以及WLAN相关协议；

模块Wireless LAN Baseband Subsystem(简称BB Subsystem)主要包括无线局域网的基带与MAC协议数字处理系统，此外还包括安全核，存储器控制器，以及该电路结构下总线控制器等数字电路；

Wireless LAN RF & AD/DA Subsystem(简称RF Subsystem)是无线局域网的模拟电路前端，包括射频，PA，LNA，AD/DA以及高频振荡器等模拟电路。

芯片工作状态机

在PMU模块中设计实现芯片工作状态机(见图1)，控制完成芯片在各状态之间的转换。芯片各状态描述如下(对应电路如图3所示)：

(1)POWER_OFF：芯片复位状态，此状态为芯片最低功耗状态。只有PMU模块上电，低频时钟被关断，其它模块均处于断电状态。

(2)STANDBY：芯片待机状态，PMU模块上电并正常工作，低频时钟开启，片内所有其它模块均处于断电状态。

(3)SLEEP：芯片睡眠状态，PMU模块上电并正常工作，低频时钟开启，主机接口部分电路(Host Interface)开启，CGC模块与高频时钟开启以保证接口能够正常工作；RF subsystem电源关闭，BB subsystem电路电源会根据睡眠深度不同选择开启或关断。