專利名稱：集成電路、電子系統(tǒng)及集成電路的電源控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種具有電源控制模塊的集成電路及其電源控制方法。
背景技術(shù)：
在許多使用處理器(特別是微處理器)的系統(tǒng)中，通常，獲得最小系統(tǒng)電源 消耗為其目標之一。由于處理器所消耗的電源通常占整個系統(tǒng)的一大部分， 因此為了達到此目標，許多方法都試圖降低處理器與外圍裝置的電源消耗。
傳統(tǒng)的方法是通過將目前未在使用的外圍裝置關(guān)閉，以便節(jié)省系統(tǒng)電源。 然而，當處理器繼續(xù)在運行時，僅關(guān)閉外圍裝置并不能將處理器的電源消耗 減至最少。再者，隨著半導體集成電路不斷小型化與工作頻率不斷增加，其 電源消耗也不斷增加。特別是在由深亞微米處理技術(shù)所制造的集成電路中，
漏電流占了整個系統(tǒng)電源消耗的30%或更多。
舉例來說，電源消耗可表示成
<formula>formula see original document page 7</formula>因此，總電源消耗包括受電源電壓Vdd與工作頻率fb所影響的動態(tài)電源 消耗以及受電源電壓vdd所影響的漏電流消耗。
美國專利申請案(公開案號2002/0078391)揭露的系統(tǒng)相較于正常模式下， 在省電模式時工作在相當?shù)偷臅r鐘頻率下。g卩，它通過頻率改變來降低電源 消耗。然而，由于只有部分的動態(tài)電源消耗被減少，因此這個系統(tǒng)仍然會有 動態(tài)電源消耗與漏電流消耗。美國專利第6803784號揭露的微處理器，在省電模式時其時鐘會中止。 即，此微處理器通過中止時鐘來降低電源消耗。然而，由于只能減少動態(tài)電 源消耗，因此這個微處理器仍然會有漏電流消耗。再者，漏電流會隨著芯片 尺寸增大與深度亞微米技術(shù)而增加，因此電源消耗會增加。
美國專利第6523127號揭露的外部微控制器用于控制供應至整個系統(tǒng)中 每個芯片的電源，以便降低電源消耗。然而，此方法需要一個外部微控制器， 并且仍然會消耗電源。
因此，需要一個更有效的電源控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種集成電路，集成電路的一實施例包括系統(tǒng)核心模塊， 設(shè)置于芯片上，系統(tǒng)核心模塊包括中央處理單元(Central Processing Unit, CPU);以及電源控制模塊，設(shè)置于芯片上，并包括耦合于電源供應器的電源 管理機制，用于控制系統(tǒng)核心模塊的電源供應。
本發(fā)明提供一種電子系統(tǒng)，包含上文所揭露的集成電路；電源供應器， 用于供電至所揭露的集成電路；存儲單元，耦合于集成電路，用于存儲多個 程序，這些程序可通過集成電路中的中央處理單元在電子系統(tǒng)開機時由操作 系統(tǒng)執(zhí)行。
本發(fā)明提供一種集成電路的電源控制方法，集成電路的電源控制方法的 一實施例包括將芯片中的集成電路劃分成系統(tǒng)核心模塊以及電源控制模土夫，
其中系統(tǒng)核心模塊由來自電源供應器的第一電壓供電，并且包括中央處理單 元，而電源控制模塊由來自電源供應器的第二電壓供電。在電源控制模塊中 設(shè)定電源管理機制，根據(jù)來自中央處理單元的省電模式設(shè)定信號，停止供應 第一電壓至系統(tǒng)核心模塊，從而使系統(tǒng)進入省電模式。
由于處理器會消耗整個電子系統(tǒng)的大部分電源，而本發(fā)明所提供的集成 電路及其電源控制方法，通過關(guān)閉包含處理器的系統(tǒng)核心模塊，使系統(tǒng)進入省電模式，因此可有效降低電源消耗，從而更有效地節(jié)省系統(tǒng)電源。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的一實施例。 圖2為依據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的另一實施例。
圖3為依據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的另一實施例。
圖4為依據(jù)本發(fā)明的紅外線接收器的一實施例。
圖5A為說明電子系統(tǒng)初始化并進入正常操作模式的流程圖。
圖5B為說明電子系統(tǒng)進入省電模式的流程圖。
圖5C為說明電子系統(tǒng)由省電模式回到正常操作模式的流程圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點更明顯易懂，下文特舉優(yōu) 選實施例，并配合所附圖示，作詳細說明如下
圖1為依據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的一實施例。電子系統(tǒng)100A可應用于數(shù)碼 相機、數(shù)碼錄像機(Digital Video Recorder, DVR)、消費性或辦公用產(chǎn)品、移 動電話、個人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant, PDA)或其它手持式裝置， 以及機器人、玩具等，但不限定于此。如圖所示，電子系統(tǒng)100A包括集成電 路10、電源供應器30、晶體振蕩器(XTAL)26、快閃存儲器41、動態(tài)隨機存 儲器(Dynamic Random Access Memory,以下簡稱為DRAM)42以及電壓調(diào)整 器51與52。
集成電路10包括至少兩個模塊，其中之一為系統(tǒng)核心模塊20A，另一為 電源控制模塊20B。舉例來說，系統(tǒng)核心模塊20A、電源控制模塊20B、快閃 存儲器41以及DRAM42可整合于同一芯片中，作為集成電路10。集成電路 10中的系統(tǒng)核心模塊20A與電源控制模塊20B分別由電壓VDD2與VDD1 供電。舉例來說，電壓VDD1與VDD2可分別為5VSB與5V，但不限定于此。系統(tǒng)核心模塊20A用于根據(jù)不同指令，提供多種功能，并且包括中央處 理單元(Central Processing Unit，以下簡稱為CPU)ll、直接存儲器存取(Direct Memory Access,以下簡稱為DMA)控制器12、系統(tǒng)總線13、屏幕顯示(On Screen Display,以下簡稱為OSD)控制器14、快閃存儲控制器15、動態(tài)隨機 存儲控制器(以下簡稱為DRAM控制器)16、音頻/視頻(Audio/Video,以下 簡稱為A/V)輸出電路17、運動圖像專家組(Motion Picture Experts Group,以 下簡稱為MPEG)解碼器18、傳輸解復用器(transport de-multiplexer) 19與時鐘 發(fā)生器27B。
中央處理單元11通過系統(tǒng)總線13耦合于DMA控制器12、 OSD控制器 14、快閃存儲控制器15、 DRAM控制器16、 A/V輸出電路17、 MPEG解碼 器18與傳輸解復用器19。中央處理單元11用于根據(jù)程序執(zhí)行多個計算程序
(computational routine)并控制整個系統(tǒng)，并且中央處理單元11可由微處理單 元(MicroprocessingUnit， MPU)、數(shù)字信號處理器、微控制器或多個處理單元 所取代，但不限定于此。在本實施例中，電子系統(tǒng)100A可操作于正常模式、 省電(睡眠)模式…等等。舉例來說，在省電模式中，CPU ll輸出控制信號至 電源控制模塊20B，電源控制模塊20B控制電源供應器30停止供電至系統(tǒng)核 心模塊20A。
快閃存儲控制器15用于將快閃存儲器41耦合于系統(tǒng)總線13?？扉W存儲 器41用于存儲多個程序以供操作系統(tǒng)在系統(tǒng)開機時執(zhí)行。DRAM控制器16 用于將DRAM 42耦合于系統(tǒng)總線13，而DRAM 42用于存儲多個應用程序與 處理中的數(shù)據(jù)。時鐘發(fā)生器27B用于根據(jù)所接收到的振蕩信號，產(chǎn)生系統(tǒng)核 心模塊20A可用的時鐘信號。
電源控制模塊20B耦合于系統(tǒng)核心模塊20A與電源供應器30之間，用于 控制供應至系統(tǒng)核心模塊20A的電源。舉例來說，電源控制模塊20B根據(jù)來 自CPU 11的控制信號，將系統(tǒng)核心模塊20A的電源中斷，以便節(jié)省電源消耗。 如圖所示，電源控制模塊20B包括控制單元21和與門AG1 AG3?？刂茊卧?1包括電源控制邏輯電路22、核心復位計數(shù)器23、喚醒檢測器24、內(nèi)部喚 醒電路25以及時鐘發(fā)生器27A。
電源控制邏輯電路22根據(jù)電子系統(tǒng)100A的操作模式，提供電源關(guān)閉信 號(power down signal)SPRDN與控制信號PRDN—N，并觸發(fā)核心復位計數(shù)器 23輸出復位信號WKUPST，用于復位系統(tǒng)核心模塊20A。舉例來說，當接收 到省電模式設(shè)定信號時，電源控制邏輯電路22則會將電源關(guān)閉信號SPRDN 由低電平設(shè)置到高電平。當通過系統(tǒng)總線13接收到來自CPU 11的省電模式 解除信號時，電源關(guān)閉信號SPRDN則會由高電平被設(shè)置到低電平。
要注意的是，電源控制邏輯電路22為數(shù)字邏輯電路，由多個邏輯門(包括 與門、或門、非門、與非門、或非門及/或異或門)所構(gòu)成，而不是可用于執(zhí)行 存儲在存儲裝置(例如快閃存儲器或DRAM)中的程序所設(shè)定的指令或指示的 微處理單元、數(shù)字信號處理器、微控制器、中央處理單元或微處理器。在本 實施例中，系統(tǒng)核心模塊20A中的CPU 11輸出控制信號至電源控制模塊20B， 使得電源控制邏輯電路22控制電源供應器30停止供應電源至系統(tǒng)核心模塊 20A。艮卩，CPU11會通過同一個集成電路10中的電源控制邏輯電路22關(guān)閉， 而不是通過集成電路10之外的外部元件關(guān)閉。
核心復位計數(shù)器23由電源控制邏輯電路22觸發(fā)以輸出復位信號 WKUPST，用于在省電模式解除信號被檢測到時，使得與門AG1輸出核心復 位信號COREST，以便復位系統(tǒng)核心模塊20A。再者，當電源供應器30被幵 啟(tumon)時，電壓VDD1會對電容C充電，以產(chǎn)生電源復位信號PRST一N， 使得與門AG1輸出核心復位信號COREST，用于復位系統(tǒng)核心模塊20A。
喚醒檢測器24與內(nèi)部喚醒電路25用于產(chǎn)生省電模式解除信號，以便指 示電源控制邏輯電路22將電源關(guān)閉信號SPRDN設(shè)置于低電平，以及電源供 應器30恢復系統(tǒng)核心模塊20A的供電，即電源供應器30會再度提供電源至 系統(tǒng)核心模塊20A。舉例來說，喚醒檢測器24根據(jù)來自集成電路10以外的 外部元件所產(chǎn)生的外部喚醒信號EWKUPS，產(chǎn)生省電模式解除信號。內(nèi)部喚醒電路25根據(jù)集成電路10內(nèi)部元件所產(chǎn)生的內(nèi)部喚醒信號，產(chǎn)生省電模式 解除信號?；蛘呤钦f，CPU11會在進入省電模式之前，設(shè)定至少一個特定條 件給喚醒檢測器24與內(nèi)部喚醒電路25。當CPU 11所設(shè)定的特定條件已經(jīng)滿 足時，喚醒檢測器24或內(nèi)部喚醒電路25則會產(chǎn)生省電模式解除信號至電源 控制邏輯電路22，因此電源供應器30就會恢復系統(tǒng)核心模塊20A的供電。
晶體振蕩器26分別產(chǎn)生振蕩信號至系統(tǒng)核心模塊20A與電源控制模塊 20B中的時鐘發(fā)生器27B與27A。在本實施例中，晶體振蕩器26會先輸出振 蕩信號至電源控制模塊20B，接著電源控制模塊20B會將所接收到的振蕩信 號傳送到其時鐘發(fā)生器27A與系統(tǒng)核心模塊20A中的時鐘發(fā)生器27B。時鐘 發(fā)生器27A根據(jù)所接收到的振蕩信號，產(chǎn)生適用于電源控制模塊20B的時鐘 信號。與門AG2、 AG3用于根據(jù)控制信號PRDN—N，避免系統(tǒng)總線13與控 制單元21之間浮接所造成的誤動作。
電源供應器30根據(jù)電源控制模塊20B中的電源控制邏輯電路22的控制， 選擇性地供電至集成電路10。舉例來說，當電源關(guān)閉信號SPRDN被設(shè)置于 低電平(無效)時，電源供應器30會輸出電壓VDD1與VDD2，而當電源關(guān)閉 信號SPRDN被設(shè)置于高電平(有效)時，電源供應器30只會輸出電壓VDD1。 艮P，電源供應器30在開機時會分別輸出電壓VDD2與VDD1對系統(tǒng)核心模塊 20A與電源控制模塊20B進行供電。當電源關(guān)閉信號SPRDN在省電模式下被 電源控制邏輯電路22使能時，電源供應器30則會停止輸出電壓VDD2至系 統(tǒng)核心模塊20A，而維持輸出電壓VDD1至電源控制模塊20B。再者，由于 電源供應器30在省電模式或正常模式時都會輸出電壓VDD1，所以電源復位 信號PRST一N可以維持在高電平，直到電源供應器30被關(guān)機(turned off)。此 夕卜，來自電源供應器30的電壓VDD2與VDD1經(jīng)過電壓調(diào)整器51與52調(diào)整 成適當?shù)碾妷?，再供電至系統(tǒng)核心模塊20A與電源控制模塊20B。
圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，電子系統(tǒng) IOOB與圖1中所示的電子系統(tǒng)100A相似，其差異在于晶體振蕩器26、多路復用器28與環(huán)形振蕩器(ring oscillator)29。晶體振蕩器26用于輸出振蕩信號 至系統(tǒng)核心模塊20A中的時鐘發(fā)生器27B以及電源控制模塊20B中的多路復 用器28。在本實施例中，晶體振蕩器26先輸出振蕩信號至系統(tǒng)核心模塊20A， 接著系統(tǒng)核心模塊20A會將所接收到的振蕩信號傳送到其時鐘發(fā)生器27B,與 電源控制模塊20B中的多路復用器28。環(huán)形振蕩器29會產(chǎn)生并輸出振蕩信 號至多路復用器28，并且多路復用器28會通過CPU 11選擇性地輸出來自晶 體振蕩器26的振蕩信號或來自環(huán)形振蕩器29的振蕩信號。舉例來說，當電 子系統(tǒng)100B操作于正常模式時，CPU 11會設(shè)定多路復用器28以便輸出來自 晶體振蕩器26的振蕩信號至時鐘發(fā)生器27A，使得時鐘發(fā)生器27A根據(jù)所接 收到的振蕩信號產(chǎn)生適當?shù)臅r鐘信號至電源控制模塊20B?；蛘?，在進入省 電模式之前，CPU 11會設(shè)定多路復用器28以便輸出來自環(huán)形振蕩器29的振 蕩信號至時鐘發(fā)生器27A，使得時鐘發(fā)生器27A在省電模式時，根據(jù)來自環(huán) 形振蕩器29的振蕩信號產(chǎn)生適當?shù)臅r鐘信號至電源控制模塊20B。電子系統(tǒng) 100B的結(jié)構(gòu)與運行與電子系統(tǒng)100A相似，在此不再贅述。
圖3為依據(jù)本發(fā)明的電子系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，電子系統(tǒng)100C 與圖1所示的電子系統(tǒng)100A相似，其差異在于電壓調(diào)整器51A 51C與52A 52B以及控制單元21。電子系統(tǒng)100C中系統(tǒng)核心模塊20A與電源供應器30 的結(jié)構(gòu)與運行與電子系統(tǒng)100A中系統(tǒng)核心模塊20A與電源供應器30相似，
在此不再贅述。
控制單元21包括電源控制邏輯電路22、通用輸入/輸出(General Purpose Input/Output，以下簡稱為GPIO)端口 241、紅外線(Infra-Red，以下簡稱為IR) 接收器242、通用異步收發(fā)(Universal Asynchronous Receiver Transmitter,以下 簡稱為UART)檢測器243、同步信號檢測器244、伺服模數(shù)轉(zhuǎn)換器245、伺服 喚醒單元246、實時計數(shù)器(Real Time Counter, RTC)251、看門狗定時器(watch dogtimer)291以及核心復位計數(shù)器23。舉例來說，GPIO端口 241、 IR接收器 242、 UART檢測器243、同步信號檢測器244、伺服模數(shù)轉(zhuǎn)換器245、伺服喚醒單元246被視為圖1與圖2中的喚醒檢測器24。
與門AG4耦合于看門狗定時器291與核心復位計數(shù)器23。與門AG4用 于根據(jù)電源復位信號PRST_N以及看門狗定時器291與核心復位計數(shù)器23的 輸出，輸出核心復位信號COREST以便復位系統(tǒng)核心模塊20A。舉例來說， 在電源供應器30啟動時，與門AG4根據(jù)電源復位信號PRST一N，輸出核心復 位信號COREST以便復位系統(tǒng)核心模塊20A。或者，當電子系統(tǒng)100C由省 電模式進入正常模式時，與門AG4會根據(jù)核心復位計數(shù)器23的輸出，輸出 核心復位信號COREST，以便復位系統(tǒng)核心模塊20A。即，當電子系統(tǒng)100C 由省電模式進入正常模式時，電源控制邏輯電路22會觸發(fā)核心復位計數(shù)器23， 使得與門AG4輸出核心復位信號COREST。
GPIO端口 241耦合于電源控制邏輯電路22以及與集成電路IO相連接的 外部元件(未圖示)之間。在電子系統(tǒng)100C進入省電模式之前，系統(tǒng)核心模塊 20A中的CPU 11可執(zhí)行外部元件的外部集成電路電源控制。舉例來說，在電 子系統(tǒng)100C進入省電模式之前，CPU 11通過外部電源控制信號EPC將外部 元件關(guān)閉。此外，外部元件可為鍵盤(keypad)，并且在電子系統(tǒng)100C進入省 電模式之前，CPU ll會設(shè)定鍵盤的電源鍵。當鍵盤(未圖示)通過GPIO端口 241輸出鍵盤喚醒信號WKK至電源控制邏輯電路22(即電源鍵被按下)時，電 源控制邏輯電路22會將電源關(guān)閉信號SPRDN設(shè)置于低電平，以便喚醒電子
系統(tǒng)iooc。
IR接收器242耦合于外部紅外線裝置(未圖示)與集成電路IO之間，用于 進行兩者之間的紅外線傳輸，并且輸出喚醒信號WKIR，以便觸發(fā)電源控制 邏輯電路22致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效。舉例來說，在電子系統(tǒng)100C 進入省電模式之前，系統(tǒng)核心模塊20A中的CPU 11將特定的紅外線編碼(IR code)寫入或設(shè)定至IR接收器242中。當IR接收器242發(fā)現(xiàn)所接收到的紅外 線信號IRIN中的紅外線編碼與CPU 11所設(shè)定的相同時，IR接收器242則會 輸出喚醒信號WKIR，指示電源控制邏輯電路22致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效，使得系統(tǒng)核心模塊20A再度被電源供應器30所供電。
UART檢測器243用于檢測通信端口上的特定通信信號U0RX，并且當檢 測到特定通信信號UORX時，輸出喚醒信號WKUA觸發(fā)電源控制邏輯電路 22致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效。舉例來說，通信端口可為RS232端口， 但不限定于此。當UART檢測器243于通信端口上檢測到特定通信信號UORX 時，則會輸出喚醒信號WKUA指示電源控制邏輯電路22致使電源關(guān)閉信號 SPRDN無效，使得系統(tǒng)核心模塊20A再度被電源供應器30所供電。即，電 子系統(tǒng)100C可通過通信端口的遠程控制進行喚醒動作。
同步信號檢測器244用于檢測耦合于集成電路10的顯示控制信號SD， 并根據(jù)檢測顯示控制信號SD，輸出喚醒信號WKSYNC觸發(fā)電源控制邏輯電 路22致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效。舉例來說，顯示控制信號SD可為顯 示裝置的電視信號、水平同步信號Hsync或垂直同步信號Vsync。在電子系統(tǒng) 100C進入省電模式之前，系統(tǒng)核心模塊20A中的CPU 11會寫入或設(shè)定對應 于顯示控制信號SD的特定條件至同步信號檢測器244。當同步信號檢測器244 檢測到CPU 11所設(shè)定或定義的顯示控制信號SD時，同步信號檢測器244會 輸出喚醒信號WKSYNC，指示電源控制邏輯電路22致使電源關(guān)閉信號 SPRDN無效，使得系統(tǒng)核心模塊20A再度被電源供應器30所供電。
伺服模數(shù)轉(zhuǎn)換器245用于接收模擬輸入信號VAIN(例如模擬電壓)，并轉(zhuǎn) 換成對應的數(shù)字碼輸出至伺服喚醒單元246。在電子系統(tǒng)IOOC進入省電模式 之前，系統(tǒng)核心模塊20A中的CPU 11會寫入特定碼至伺服喚醒單元246中。 當伺服喚醒單元246檢測到來自伺服模數(shù)轉(zhuǎn)換器245對應的數(shù)字碼與CPU 11 所寫入或設(shè)定的特定碼相同時，伺服喚醒單元246則會輸出喚醒信號WKA指 示電源控制邏輯電路22致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效，使得系統(tǒng)核心模塊 20A再度被電源供應器30所供電。
換言之，GPIO端口 241所接收到的鍵盤喚醒信號WKK、 IR接收器242 所接收到的紅外線輸入信號IRIN、 UART檢測器243所接收到的特定通信信號UORX、同步信號檢測器244所接收到的顯示控制信號SD以及伺服模數(shù)轉(zhuǎn) 換器245所接收到的模擬輸入信號VAIN可作為前述的外部喚醒信號 EWKUPS。
實時計數(shù)器251可作為圖1中所示的內(nèi)部喚醒電路25，并且可輸出喚醒 信號WKI，用于觸發(fā)電源控制邏輯電路22，以致使電源關(guān)閉信號SPRDN無 效。舉例來說，在電子系統(tǒng)100C進入省電模式之前，系統(tǒng)核心模塊20A中的 CPU 11可設(shè)定預定時間給實時計數(shù)器251。當實時計數(shù)器251檢測到已經(jīng)到 達CPU 11所設(shè)定的預定時間時，實時計數(shù)器251會輸出喚醒信號WKI指示 電源控制邏輯電路22，致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效，使得系統(tǒng)核心模塊 20A再度被電源供應器30所供電。即，電子系統(tǒng)100C由集成電路10中的內(nèi) 部電路所喚醒，而不是集成電路10以外的外部電路。舉例來說，來自GPIO 端口241、 IR接收器242、 UART檢測器243、同步信號檢測器244與伺服喚 醒單元246的喚醒信號WKK、 WKIR、 WKUA、 WKSYNC與WKA以及來自 實時計數(shù)器251的喚醒信號WKI可作為省電模式解除信號。
圖4為依據(jù)本發(fā)明的IR接收器的一實施例。如圖所示，IR接收器242耦 合于CPUll，用于接收來自外部紅外線裝置的紅外線輸入信號IRIN，并包括 紅外線預設(shè)碼寄存器2421、比較器2422與紅外線解碼器2423。紅外線預設(shè) 碼寄存器2421通過系統(tǒng)總線13耦合于CPU11，用于存儲紅外線預設(shè)碼，而 紅外線解碼器2423用于接收紅外線輸入信號IRIN，并解碼成對應的紅外線編 碼。舉例來說，在電子系統(tǒng)100C進入省電模式之前，系統(tǒng)核心模塊20A中的 CPU 11會將特定紅外線編碼寫入紅外線預設(shè)碼寄存器2421中，作為紅外線 預設(shè)碼。
比較器2422用于比較存儲在紅外線預設(shè)碼寄存器2421中的紅外線預設(shè) 碼與紅外線解碼器2423所解碼的紅外線編碼，并當紅外線解碼器2423所解 碼的紅外線編碼與CPU 11寫入到紅外線預設(shè)碼寄存器2421中的紅外線預設(shè) 碼相同時，輸出喚醒信號WKIR指示電源控制邏輯電路22，致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效。
圖5A、圖5B、圖5C是用于說明電子系統(tǒng)的電源控制方法的實施例的流 程圖。在此方法中，電子系統(tǒng)100A、 100B或100C可操作于正常操作模式與 省電模式中。如圖5A所示，此方法由電源啟動流程開始，包括步驟S511 S517的動作，用于電子系統(tǒng)初始化并進入正常操作模式。如圖5B中所示， 省電流程包括步驟S521 S527的動作，用于使電子系統(tǒng)進入省電模式，以便 節(jié)省電源。如圖5C中所示，省電喚醒流程包括步驟S531 S537的動作，用 于使電子系統(tǒng)由省電模式回到正常操作模式。
在步驟S511中，電源供應器30被啟動并提供電壓VDD1至電源控制模 塊20B。電容C會被電壓VDD1充電，而存儲在電容C上的電壓作為電源復 位信號PRST一N。
在步驟S513中，電源控制模塊20B被電源復位信號PRST—N所復位 (reset),并且電源關(guān)閉信號SPRDN無效。舉例來說，在被復位之后，電源控 制邏輯電路22會致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效，即電源關(guān)閉信號SPRDN 會被設(shè)置于低電平。由于電源關(guān)閉信號SPRDN無效(設(shè)于低電平)，因此電源 供應器30會提供電壓VDD2至系統(tǒng)核心模塊20A。
在步驟S515中，當接收到來自電源供應器30的電壓VDD2時，系統(tǒng)核 心模塊20A就會被啟動(turned on)。電源控制邏輯電路22接著會觸發(fā)核心復 位計數(shù)器23 ，以輸出復位信號WKUPST，而核心復位計數(shù)器23觸發(fā)與門AG1 ， 以便在時間延遲后輸出核心復位信號COREST，使得系統(tǒng)核心模塊20A可以 在被電源供應器30供電后進行復位動作。
在步驟S517中，CPU 11會執(zhí)行存儲在快閃存儲器41中的程序，以便將 操作系統(tǒng)開機。因此，電子系統(tǒng)會進入正常操作模式中。
當CPU 11執(zhí)行省電模式指令時，則會執(zhí)行圖5B中所示的包括步驟 S521 S527的省電流程，使得電子系統(tǒng)進入省電模式，以便節(jié)省電源。
在步驟S521中，CPU 11會在進入省電模式之前，將電源控制模塊20B中的喚醒機制設(shè)定完成。舉例來說，CPU11可設(shè)定多個特定條件至喚醒機制
中，當多個特定條件中至少一個被滿足時，喚醒機制則會產(chǎn)生省電模式解除 信號，用于喚醒電子系統(tǒng)。
在某些實施例中，喚醒機制包括內(nèi)部喚醒機制，例如圖1與圖2中所示 的內(nèi)部喚醒電路25，以及外部喚醒機制，例如圖1與圖2中所示的喚醒檢測 器24。喚醒檢測器24根據(jù)集成電路10外面的外部元件所產(chǎn)生的外部喚醒信 號EWKUPS，產(chǎn)生省電模式解除信號，而內(nèi)部喚醒電路25通過集成電路10 中的內(nèi)部元件，產(chǎn)生省電模式解除信號。即，CPU11會設(shè)定多個特定條件給 喚醒檢測器24與內(nèi)部喚醒電路25，當特定條件之一者被滿足時，電子系統(tǒng)被 喚醒。
如圖3中所示，喚醒檢測器24可包括GPIO端口 241、 IR接收器242、 UART檢測器243、同步信號檢測器244、伺服模數(shù)轉(zhuǎn)換器245以及伺服喚醒 單元246，用于根據(jù)外部喚醒信號EWKUPS產(chǎn)生省電模式解除信號，以喚醒 電子系統(tǒng)。舉例來說，CPU ll在進入省電模式之前，通過GPIO端口 241設(shè) 定外部元件(例如鍵盤)的電源鍵、寫入特定紅外線編碼給IR接收器242、定 義一個特定顯示信號給同步信號檢測器244及/或?qū)懭雽诙鄠€模擬電壓的 特定數(shù)字碼給伺服喚醒單元246。舉例來說，如圖4中所示，CPU ll可設(shè)定 某些特定紅外線編碼至紅外線預設(shè)碼寄存器2421，作為紅外線預設(shè)碼。
舉例來說，內(nèi)部喚醒電路25可包括實時計數(shù)器251(如圖3中所示)，在 預定時間產(chǎn)生省電模式解除信號將電子系統(tǒng)喚醒。在此情形下，CPU11在進 入省電模式之前，設(shè)定預定時間給實時計數(shù)器251。要注意的是，喚醒機制會 檢測CPU 11所設(shè)定的特定條件，例如CPU 11所寫入或定義的鍵盤的電源鍵、 特定紅外線編碼、特定顯示信號、對應于模擬電壓的特定數(shù)字碼及/或預定時 間。當CPU11所設(shè)定的任一特定條件被檢測到(滿足)時，喚醒機制則會產(chǎn)生 用于喚醒電子系統(tǒng)的省電模式解除信號。
在步驟S523中，CPU 11通過圖3中所示的GPIO端口 241關(guān)閉外部元件，如耦合于集成電路10的集成電路。舉例來說，CPU 11在電子系統(tǒng)100C進入 省電模式之前，輸出外部電源控制信號EPC將外部元件關(guān)閉。在圖2的實施 例中，CPU 11還會設(shè)定多路復用器28，使得環(huán)形振蕩器29所產(chǎn)生的振蕩信 號會輸出至時鐘發(fā)生器27A。因此，當省電模式中晶體振蕩器26被關(guān)閉時， 時鐘發(fā)生器27A可依據(jù)環(huán)形振蕩器29所產(chǎn)生的振蕩信號，產(chǎn)生適當?shù)臅r鐘信 號給電源控制模塊20B。
在步驟S525中，CPU 11觸發(fā)電源控制邏輯電路22以使電源關(guān)閉信號 SPRDN有效。舉例來說，電源控制邏輯電路22將電源關(guān)閉信號SPRDN由低 電平設(shè)置為高電平。
在步驟S527中，由于電源關(guān)閉信號SPRDN有效(髙電平)，所以電源供 應器30會停止供應電壓VDD2給系統(tǒng)核心模塊20A，同時仍然供應電壓VDD1 給電源控制模塊20B。因此，電子系統(tǒng)進入省電模式。
如圖5C中所示，省電模式喚醒流程包括步驟S531 S537，使得電子系 統(tǒng)由省電模式回到正常操作模式。
在步驟S531中，當喚醒機制檢測到CPU 11所設(shè)定的特定條件中任一者 被滿足時，電源關(guān)閉信號SPRDN會被電源控制邏輯電路22設(shè)為無效(由高電 平設(shè)置為低電平)。舉例來說，如圖3中所示，當通過GPIO端口 241檢測到 來自外部元件的鍵盤喚醒信號WKK時，電源控制邏輯電路22會將電源關(guān)閉 信號SPRDN設(shè)置為低電平，以便喚醒電子系統(tǒng)。
或者，當UART檢測器243(如圖3所示)在RS232端口上檢測到特定通信 信號時，UART檢測器243則會輸出喚醒信號WKUA，指示電源控制邏輯電 路22致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效，或當同步信號檢測器244檢測到CPU 11所定義的特定顯示控制信號SD時，同步信號檢測器244則會輸出喚醒信 號WKSYNC，指示電源控制邏輯電路22致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效。舉 例來說，特定顯示控制信號SD可以是顯示裝置的電視信號、水平同步信號 Hsync或垂直同步信號Vsync 。再者，伺服模數(shù)轉(zhuǎn)換器245(如圖3所示)用于接收模擬輸入VAIN (如模 擬電壓)，并轉(zhuǎn)成對應的數(shù)字碼，輸出至伺服喚醒單元246。在電子系統(tǒng)100C 進入省電模式之前，系統(tǒng)核心模塊20A中的CPU 11會寫入多個特定碼到伺服 喚醒單元246中。當伺服喚醒單元246檢測到來自伺服模數(shù)轉(zhuǎn)換器245的對 應數(shù)字碼與CPU 11所寫入的特定碼相同時，伺服喚醒單元246則會輸出喚醒 信號WKA，指示電源控制邏輯電路22致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效?；蛘?， 當實時計數(shù)器251(如圖3所示)檢測到己經(jīng)到達CPU 11所設(shè)定的預定時間時， 實時計數(shù)器251則會輸出喚醒信號WKI，指示電源控制邏輯電路22致使電源 關(guān)閉信號SPRDN無效。
亦或，當IR接收器242發(fā)現(xiàn)所接收到的紅外線輸入信號IRIN中的紅外 線編碼與CPU 11所設(shè)定者相同時，IR接收器242則會輸出喚醒信號WKIR， 指示電源控制邏輯電路22致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效。舉例來說，比較 器2422比較存儲在紅外線預設(shè)碼寄存器2421中的紅外線預設(shè)碼與來自紅外 線解碼器2423的解碼后的紅外線編碼。當來自紅外線解碼器2423的解碼后 的紅外線編碼與CPU 11寫入到紅外線預設(shè)碼寄存器2421中的紅外線預設(shè)碼 相同時，比較器2422則會輸出喚醒信號WKIR，指示電源控制邏輯電路22 致使電源關(guān)閉信號SPRDN無效。
換言之，由GPIO端口 241接收的鍵盤喚醒信號WKK、 IR接收器242所 接收的紅外線信號IRIN、由UART檢測器243所接收的特定通信信號U0RX、 由同步信號檢測器244所接收的顯示控制信號SD與伺服模數(shù)轉(zhuǎn)換器245所接 收的模擬輸入信號VAIN可作為外部喚醒信號EWKUPS，并且來自GPIO端 口241、 IR接收器242、 UART檢測器243、同步信號檢測器244、伺服喚醒 單元246的喚醒信號WKK、 WKIR、 WKUA、 WKSYNC與WKA以及來自實 時計數(shù)器251的喚醒信號WKI可作為喚醒機制所產(chǎn)生的省電模式解除信號， 用于喚醒電子系統(tǒng)。
在步驟S533中，由于電源關(guān)閉信號SPRDN被電源控制邏輯電路22根據(jù)來自喚醒機制的喚醒信號設(shè)為無效(由高電平設(shè)置為低電平)，因此電源供應器
30會恢復系統(tǒng)核心模塊20A的供電，即由電源供應器30提供電壓VDD2給 系統(tǒng)核心模塊20A。此外，在步驟S533中，電源控制邏輯電路22也會觸發(fā) 核心復位計數(shù)器23，而核心復位計數(shù)器23會在時間延遲之后觸發(fā)與門AG4 輸出核心復位信號COREST，使得系統(tǒng)核心模塊20A可在被電源供應器30 供電后進行復位的動作。
在步驟S535中，CPU 11會執(zhí)行存儲在快閃存儲器41中的程序，用于將 操作系統(tǒng)開機。因此，電子系統(tǒng)會由省電模式回到正常操作模式。
在步驟S537中，CPU 11會通過GPIO端口 241通過外部電源控制信號 EPC，將外部元件開機。再者，如果有需要時，CPU 11也會復位電源控制模 塊20B中的寄存器。舉例來說，CPU11會復位喚醒機制中的寄存器。
在本發(fā)明中，含有消耗整個電子系統(tǒng)大部分電源的處理器的系統(tǒng)核心模 塊20A在省電模式中將會被關(guān)閉(斷電)，而且不需要會消耗大量電源的外部微 控制器。由于系統(tǒng)核心模塊20A被關(guān)機，其整個電源消耗，例如受電源電壓
Vdd與工作頻率fc所影響的動態(tài)電源消耗與受電源電壓VDD所影響的漏電流
消耗，將可以被降低。再者，由于電源控制邏輯電路22是一個由邏輯門(例如 與門、或門、非門、與非門、或非門及域異或門)所構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路，而 不是可用于執(zhí)行存儲在存儲裝置(例如快閃存儲器或DRAM)中的程序所設(shè)定 的指令或指示的微處理單元、數(shù)字信號處理器、微控制器、中央處理單元或 微處理器，所以電源控制邏輯電路22的電源消耗遠小于微處理單元、數(shù)字信 號處理器、微控制器、中央處理單元或微處理器的電源消耗。因此，本發(fā)明 中電子系統(tǒng)的電源消耗遠小于由微控制器所控制的電子系統(tǒng)的電源消耗。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，然其并非用于限定本發(fā)明，任何 熟知此項技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許更動與潤飾， 因此本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，其特征在于，該集成電路包括系統(tǒng)核心模塊，設(shè)置于芯片上，并包括中央處理單元；以及電源控制模塊，設(shè)置于所述的芯片上，并包括耦合于電源供應器的電源管理機制，用于控制所述的系統(tǒng)核心模塊的電源供應。
2. 如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述的電源管理機制根 據(jù)來自所述的中央處理單元的省電模式設(shè)定信號，輸出電源關(guān)閉信號且停止 所述的系統(tǒng)核心模塊的電源供應，并且該電源管理機制根據(jù)省電模式解除信 號，恢復所述的系統(tǒng)核心模塊的電源供應。
3，如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述的集成電路還包括 晶體振蕩器，用于提供多個振蕩信號至所述的電源控制模塊，接著該電源控 制模塊再傳輸所接收到的多個振蕩信號至所述的電源控制模塊中的第一時鐘 發(fā)生器以及所述的系統(tǒng)核心模塊中的第二時鐘發(fā)生器。
4. 如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述的集成電路還包括環(huán)形振蕩器，設(shè)置于所述的電源控制模塊中，用于提供多個第一振蕩信號；以及選擇單元，設(shè)置于所述的電源控制模塊中，用于在所述的電源管理機制 接收到所述的省電模式設(shè)定信號時，選擇性地輸出來自所述的系統(tǒng)核心模塊 由外部晶體振蕩器所產(chǎn)生的多個第二振蕩信號或來自所述的環(huán)形振蕩器的多 個第一振蕩信號，以便產(chǎn)生多個時鐘信號至所述的電源控制模塊。
5. 如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述的中央處理單元在 進入省電模式之前，通過通用輸入/輸出端口，設(shè)定電源鍵給耦合于所述的集 成電路的鍵盤，使得所述的電源管理機制根據(jù)來自所述的通用輸入/輸出端口 且對應于所述的電源鍵的鍵盤喚醒信號，產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
6. 如權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述的中央處理單元在進入省電模式之前，設(shè)定多個特定喚醒條件至所述的電源管理機制，并且在 所述的中央處理單元所設(shè)定的多個特定喚醒條件中的至少一個被滿足時，所 述的電源管理機制會產(chǎn)生省電模式解除信號。
7. 如權(quán)利要求2所述的集成電路，其特征在于，所述的電源管理機制包 括電源控制邏輯電路，用于根據(jù)所述的省電模式設(shè)定信號，停止供應電源至 所述的系統(tǒng)核心模塊，并且根據(jù)所述的省電模式解除信號，恢復供應電源至 所述的系統(tǒng)核心模塊。
8. 如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，所述的電源管理機制包 括內(nèi)部喚醒電路，用于根據(jù)所述的中央處理單元所設(shè)定的預定時間，產(chǎn)生所 述的省電模式解除信號。
9. 如權(quán)利要求8所述的集成電路，其特征在于，所述的內(nèi)部喚醒電路為 實時計數(shù)器。
10. 如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，所述的電源管理機制包 括紅外線接收器，用于接收紅外線信號，并且在所接收到的該紅外線信號所 具有的紅外線編碼和所述的中央處理單元所設(shè)定的特定編碼相同時，該紅外 線接收器產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
11. 如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，所述的電源管理機制包 括通用異步收發(fā)檢測器，用于檢測耦合于所述的集成電路的通信端口上的通 信信號，當所檢測到的該通信信號為所述的中央處理單元所設(shè)定的特定通信 信號時，所述的通用異步收發(fā)檢測器產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
12. 如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，所述的電源管理機制包 括同步信號檢測器，用于檢測來自所述的集成電路外部的顯示控制信號，當 所檢測到的該顯示控制信號為所述的中央處理單元所設(shè)定的特定同步信號或 特定電視信號時，所述的同步信號檢測器產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
13. 如權(quán)利要求6所述的集成電路，其特征在于，所述的電源管理機制包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字碼，以及伺服喚醒單元，用于當來自所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字碼和所述的中央處 理單元所設(shè)定的特定碼相同時，產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
14. 如權(quán)利要求7所述的集成電路，其特征在于，所述的電源控制邏輯電 路在所述的系統(tǒng)核心模塊被所述的電源供應器供電之后，進一步觸發(fā)核心復 位計數(shù)器，以便復位所述的系統(tǒng)核心模塊。
15. —種電子系統(tǒng)，其特征在于，該電子系統(tǒng)包括 如權(quán)利要求1所述的集成電路；所述的電源供應器，用于供電至所述的集成電路；以及 存儲單元，耦合于所述的集成電路，用于存儲多個程序，通過該集成電 路中的中央處理單元在所述的電子系統(tǒng)開機時執(zhí)行，以便將操作系統(tǒng)開機。
16. —種集成電路的電源控制方法，其特征在于，該方法包括 將芯片中的集成電路劃分成系統(tǒng)核心模塊以及電源控制模塊，其中該系統(tǒng)核心模塊由來自電源供應器的第一電壓供電，并且包括中央處理單元，而 該電源控制模塊由來自該電源供應器的第二電壓供電； 在所述的電源控制模塊中，設(shè)定電源管理機制；根據(jù)來自所述的中央處理單元的省電模式設(shè)定信號，通過所述的電源控 制模塊中的電源管理機制，停止供應所述的第一電壓至所述的系統(tǒng)核心模塊； 以及進入省電模式。
17. 如權(quán)利要求16所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包括根據(jù)省電模式解除信號，恢復供應所述的第一電壓至所述的系統(tǒng)核心模 塊；以及由所述的省電模式回到正常操作模式。
18. 如權(quán)利要求17所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包括在進入所述的省電模式之前，通過所述的中央處理單元設(shè)定多個特定喚 醒條件至所述的電源管理機制中；以及在所述的多個特定喚醒條件中的至少一個滿足時，產(chǎn)生所述的省電模式 解除信號。
19. 如權(quán)利要求17所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包括在進入所述的省電模式之前，通過所述的中央處理單元經(jīng)由通用輸入/輸 出端口，設(shè)定電源鍵給耦合于所述的集成電路的鍵盤；以及通過所述的通用輸入/輸出端口，根據(jù)對應于所述的電源鍵的鍵盤喚醒信 號，產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
20. 如權(quán)利要求17所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包 括在所述的系統(tǒng)核心模塊被所述的第一電壓所供電后，觸發(fā)核心復位計數(shù)器以便復位所述的系統(tǒng)核心模塊。
21. 如權(quán)利要求17所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包括根據(jù)所述的中央處理單元所設(shè)定的預定時間，產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
22. 如權(quán)利要求17所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包括通過所述的中央處理單元，設(shè)定特定編碼至所述的電源管理機制； 通過所述的電源管理機制中的紅外線接收器接收紅外線信號；以及 當所接收到的所述的紅外線信號具有與所述的特定編碼相同的紅外線編 碼時，產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
23. 如權(quán)利要求17所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包括通過所述的中央處理單元設(shè)定特定通信信號給所述的電源管理機制；通過所述的電源管理機制中的通用異步收發(fā)檢測器檢測通信端口上的通 信信號；以及當所檢測到的所述的通信信號與所述的中央處理單元所設(shè)定的特定通信 信號相同時，產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
24. 如權(quán)利要求17所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包括通過所述的中央處理單元設(shè)定特定同步信號或特定電視信號給所述的電 源管理機制；通過所述的電源管理機制中的同步信號檢測器，檢測來自所述的集成電 路外部的顯示控制信號；以及當所檢測到的所述的顯示控制信號為所述的中央處理單元所設(shè)定的特定 同步信號或特定電視信號時，產(chǎn)生所述的省電模式解除信號。
25. 如權(quán)利要求17所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包括通過所述的中央處理單元設(shè)定特定碼給所述的電源管理機制； 通過所述的電源管理機制中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 碼；以及當來自所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字碼與所述的中央處理單元所設(shè)定的特定 碼相同時，由所述的電源管理機制中的伺服喚醒單元產(chǎn)生所述的省電模式解 除信號。
26. 如權(quán)利要求17所述的集成電路的電源控制方法，其特征在于，還包 括進入所述的省電模式之前，所述的中央處理單元通過所述的通用輸入/輸 出端口，將外部集成電路關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集成電路的電源控制方法，包括將芯片中的集成電路分成系統(tǒng)核心模塊以及電源控制模塊，其中系統(tǒng)核心模塊由來自電源供應器的第一電壓供電，系統(tǒng)核心模塊包括中央處理單元；而電源控制模塊由來自電源供應器的第二電壓供電。在電源控制模塊中設(shè)定電源管理機制，根據(jù)來自中央處理單元的省電模式設(shè)定信號，停止將第一電壓供應至系統(tǒng)核心模塊，從而使系統(tǒng)進入省電模式。本發(fā)明所提供的集成電路及其電源控制方法，可有效降低電源消耗，從而更有效地節(jié)省系統(tǒng)電源。
文檔編號G06F1/32GK101303618SQ20071016936
公開日2008年11月12日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月7日
發(fā)明者廖經(jīng)祥, 林修身, 林宏德, 陳威仁, 陳建仲 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司