本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種衛(wèi)星通信終端基帶處理芯片低功耗設(shè)計的裝置。特別適用于采用tdma體制的衛(wèi)星移動通信終端基帶處理芯片。

背景技術(shù)：

隨著集成電路規(guī)模變大和工作時鐘頻率的提高，芯片的功耗在迅速增加，特別是對于手持終端、便攜終端而言，功耗的升高意味著待機時間的縮短，此外，芯片及整機功耗的提高，引起產(chǎn)品可靠性問題，需要額外增加散熱設(shè)計，同時在散熱惡劣的環(huán)境下無法使用，增加了用戶使用環(huán)境的限制。

目前對芯片的低功耗設(shè)計的途徑主要有系統(tǒng)級、版圖級、封裝級、電路級、門級、寄存器傳輸級的低功耗設(shè)計，系統(tǒng)級低功耗技術(shù)主要包括動態(tài)電壓管理、動態(tài)頻率管理、多電壓域設(shè)計等方法；版圖級低功耗技術(shù)主要包括對版圖的布局布線進行優(yōu)化來降低功耗；封裝級低功耗技術(shù)通過采用多芯片封裝技術(shù)加大系統(tǒng)集成度，減小封裝后的面積；電路級的低功耗技術(shù)包括邏輯類型的選擇、同步異步電路的選擇和閾值可變等技術(shù)；門級低功耗技術(shù)包括工藝映射和降低信號活動性來降低功耗；寄存器傳輸級低功耗設(shè)計主要包括采用流水線結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、電路重組技術(shù)、邏輯綜合和優(yōu)化等技術(shù)。

因此，基帶處理芯片低功耗設(shè)計方法，能夠顯著降低芯片的功耗，對衛(wèi)星移動通信終端的設(shè)計具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

背景技術(shù)中提到的相關(guān)低功耗設(shè)計技術(shù)，沒有考慮到通信系統(tǒng)中特定的發(fā)送接收流程處理，本文針對通信終端的數(shù)字基帶流程處理特點以及結(jié)合芯片運行過程中耗電比較嚴(yán)重的時鐘和存儲器，同時利用對芯片的睡眠控制技術(shù)，本發(fā)明提出了一種降低基帶處理芯片功耗的裝置，通過對基帶處理模塊進行睡眠控制、運行時鐘控制、存儲器控制等方法，分模塊分時對基帶芯片的電源、運行時鐘、存儲器使能進行控制，從而減小基帶處理芯片的運行功耗。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種降低基帶處理芯片功耗的裝置，包括功耗狀態(tài)控制模塊1、數(shù)字基帶處理模塊2、睡眠控制模塊3、時鐘控制模塊4和存儲器控制模塊5；

功耗狀態(tài)控制模塊1用于接收處理器的指令，并根據(jù)接收到的指令將睡眠管理指令輸出至睡眠控制模塊3，將時鐘管理指令輸出至?xí)r鐘控制模塊4，將存儲器管理指令輸出至存儲器控制模塊5；

睡眠控制模塊3用于根據(jù)睡眠管理指令控制數(shù)字基帶處理模塊2進入睡眠狀態(tài)或喚醒狀態(tài)；時鐘控制模塊4用于根據(jù)時鐘管理指令控制數(shù)字基帶處理模塊2的時鐘開關(guān)；存儲器控制模塊5用于根據(jù)存儲器管理指令控制數(shù)字基帶處理模塊2的存儲器開關(guān)；

數(shù)字基帶處理模塊2用于在睡眠控制模塊3的控制下進入睡眠狀態(tài)或喚醒狀態(tài)；還用于在時鐘控制模塊4的控制下打開或關(guān)閉時鐘；還用于在存儲器控制模塊5的控制下打開或關(guān)閉存儲器；還用于接收處理器的復(fù)位啟動中止控制，在復(fù)位啟動中止控制的作用下進行復(fù)位；并輸出當(dāng)前狀態(tài)信息給處理器；還用于將外部接收到的采樣信號進行解調(diào)譯碼得到譯碼數(shù)據(jù)并輸出；還用于將輸入的數(shù)據(jù)比特編碼調(diào)制成形得到成形數(shù)據(jù)并輸出。

其中，所述的數(shù)字基帶處理模塊2包括發(fā)送域、接收域、電源/時鐘模塊101、狀態(tài)指示模塊102、輸入接口103、輸出接口108、存儲器開關(guān)113、時鐘開關(guān)114和復(fù)位模塊115；所述的發(fā)送域包括編碼模塊104、調(diào)制模塊105、數(shù)字成形模塊106和duc模塊107；所述的接收域包括抽取模塊109、濾波/ddc模塊110、解調(diào)模塊111和譯碼模塊112；

輸入接口103用于接收采樣信號和數(shù)據(jù)比特，將數(shù)據(jù)比特輸出至編碼模塊104，將采樣信號輸出至抽取模塊109；還用于接收睡眠控制模塊3的睡眠管理指令、時鐘控制模塊4的時鐘管理指令和存儲器控制模塊5的存儲器管理指令，并將睡眠管理指令輸出至電源/時鐘模塊101，將時鐘管理指令輸出至?xí)r鐘開關(guān)114，將存儲器管理指令輸出至存儲器開關(guān)113；還用于接收處理器的復(fù)位啟動中止控制，將復(fù)位啟動中止控制輸出至復(fù)位模塊115；電源/時鐘模塊101用于給發(fā)送域和接收域的各個模塊提供電源和時鐘，還用于在睡眠管理指令的控制下進入睡眠狀態(tài)或喚醒狀態(tài)；狀態(tài)指示模塊102用于指示發(fā)送域和接收域中各個模塊所處的工作狀態(tài)，輸出各個模塊的狀態(tài)信息至處理器；存儲器開關(guān)113用于在存儲器管理指令的控制下打開或者關(guān)閉發(fā)送域和接收中各個模塊的存儲器使能和片選開關(guān)；時鐘開關(guān)114用于在時鐘管理指令的控制下打開或關(guān)閉發(fā)送域和接收域中各個模塊的時鐘開關(guān)；復(fù)位模塊115用于在復(fù)位啟動中止控制的作用下將發(fā)送域和接收域中各個模塊進行復(fù)位。

編碼模塊104用于將輸入的數(shù)據(jù)比特進行編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)輸出至調(diào)制模塊105；調(diào)制模塊105用于將編碼后的數(shù)據(jù)進行調(diào)制，將調(diào)制后的數(shù)據(jù)輸出至數(shù)字成形模塊106；數(shù)字成形模塊106用于將調(diào)制后的數(shù)據(jù)進行數(shù)字成形，將成形數(shù)據(jù)輸出至duc模塊107；duc模塊107用于將成形數(shù)據(jù)進行數(shù)字上變頻后輸出至輸出接口108；抽取模塊109用于將輸入的采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)抽取操作，將抽取完成的數(shù)據(jù)輸出至濾波/ddc模塊110；濾波/ddc模塊110用于將抽取完成的數(shù)據(jù)進行低通濾波和數(shù)字下變頻處理，形成零頻基帶數(shù)據(jù)，將零頻基帶數(shù)據(jù)輸出至解調(diào)模塊111；解調(diào)模塊111用于將零頻基帶數(shù)據(jù)進行解調(diào)處理，將解調(diào)后的數(shù)據(jù)輸出至譯碼模塊112；譯碼模塊112用于將解調(diào)后的數(shù)據(jù)進行譯碼處理，將譯碼后的數(shù)據(jù)輸出至輸出接口108；輸出接口108用于將上變頻后的成形數(shù)據(jù)和譯碼后的數(shù)據(jù)輸出。

其中，時鐘開關(guān)114在時鐘管理指令的控制下打開或關(guān)閉發(fā)送域和接收域中各個模塊的時鐘開關(guān)時，根據(jù)信號處理的流程分別進行發(fā)送域各個模塊的時鐘的開關(guān)控制和接收域各個模塊時鐘的開關(guān)控制。

其中，存儲器開關(guān)113在存儲器管理指令的控制下打開或者關(guān)閉發(fā)送域和接收中各個模塊的存儲器使能和片選開關(guān)時，根據(jù)信號處理的流程分別進行發(fā)送域各個模塊的存儲器的開關(guān)控制和接收域各個模塊的存儲器的開關(guān)控制。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

實現(xiàn)簡單，控制靈活，通過分析通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)流程的特點，在系統(tǒng)級設(shè)計中結(jié)合對基帶處理芯片的睡眠控制，分時、分模塊對基帶處理芯片的數(shù)字基帶處理模塊進行時鐘和存儲器的開關(guān)控制，在不降低芯片運行主鐘頻率和顯著增加電路規(guī)模的基礎(chǔ)上降低了芯片功耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的模塊框圖；

圖2為本發(fā)明的數(shù)字基帶處理模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的功耗控制模塊的流程圖；

圖4為本發(fā)明睡眠控制入睡流程示意圖；

圖5為本發(fā)明睡眠控制喚醒流程示意圖；

圖6為本發(fā)明時鐘控制發(fā)送域控制流程示意圖；

圖7為本發(fā)明時鐘控制發(fā)送域控制流程示意圖；

圖8為本發(fā)明存儲器控制發(fā)送域控制流程示意圖；

圖9為本發(fā)明存儲器控制接收域控制流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參照圖1模塊框圖，本發(fā)明包括以下模塊：功耗狀態(tài)控制模塊1、數(shù)字基帶處理模塊2、睡眠控制模塊3、時鐘控制模塊4和存儲器控制模塊5；功耗狀態(tài)控制模塊1用于接收處理器的指令，并根據(jù)接收到的指令將睡眠管理指令輸出至睡眠控制模塊3，將時鐘管理指令輸出至?xí)r鐘控制模塊4，將存儲器管理指令輸出至存儲器控制模塊5；

睡眠控制模塊3用于根據(jù)睡眠管理指令控制數(shù)字基帶處理模塊2進入睡眠狀態(tài)或喚醒狀態(tài)；時鐘控制模塊4用于根據(jù)時鐘管理指令控制數(shù)字基帶處理模塊2的時鐘開關(guān)；存儲器控制模塊5用于根據(jù)存儲器管理指令控制數(shù)字基帶處理模塊2的存儲器開關(guān)；

數(shù)字基帶處理模塊2用于在睡眠控制模塊3的控制下進入睡眠狀態(tài)或喚醒狀態(tài)；還用于在時鐘控制模塊4的控制下打開或關(guān)閉時鐘；還用于在存儲器控制模塊5的控制下打開或關(guān)閉存儲器；還用于接收處理器的復(fù)位啟動中止控制，在復(fù)位啟動中止控制的作用下進行復(fù)位；并輸出當(dāng)前狀態(tài)信息給處理器；還用于將外部接收到的采樣信號進行解調(diào)譯碼得到譯碼數(shù)據(jù)并輸出；還用于將輸入的數(shù)據(jù)比特編碼調(diào)制成形得到成形數(shù)據(jù)并輸出。

如圖2所示，所述的數(shù)字基帶處理模塊2包括發(fā)送域、接收域、電源/時鐘模塊101、狀態(tài)指示模塊102、輸入接口103、輸出接口108、存儲器開關(guān)113、時鐘開關(guān)114和復(fù)位模塊115；所述的發(fā)送域包括編碼模塊104、調(diào)制模塊105、數(shù)字成形模塊106和duc模塊107；所述的接收域包括抽取模塊109、濾波/ddc模塊110、解調(diào)模塊111和譯碼模塊112；

輸入接口103用于接收采樣信號和數(shù)據(jù)比特，將數(shù)據(jù)比特輸出至編碼模塊104，將采樣信號輸出至抽取模塊109；還用于接收睡眠控制模塊3的睡眠管理指令、時鐘控制模塊4的時鐘管理指令和存儲器控制模塊5的存儲器管理指令，并將睡眠管理指令輸出至電源/時鐘模塊101，將時鐘管理指令輸出至?xí)r鐘開關(guān)114，將存儲器管理指令輸出至存儲器開關(guān)113；還用于接收處理器的復(fù)位啟動中止控制，將復(fù)位啟動中止控制輸出至復(fù)位模塊115；電源/時鐘模塊101用于給發(fā)送域和接收域的各個模塊提供電源和時鐘，還用于在睡眠管理指令的控制下進入睡眠狀態(tài)或喚醒狀態(tài)；狀態(tài)指示模塊102用于指示發(fā)送域和接收域中各個模塊所處的工作狀態(tài)，輸出各個模塊的狀態(tài)信息至處理器；存儲器開關(guān)113用于在存儲器管理指令的控制下根據(jù)信號處理的流程分別進行發(fā)送域各個模塊的存儲器的開關(guān)控制和接收域各個模塊的存儲器的開關(guān)控制；時鐘開關(guān)114用于在時鐘管理指令的控制下根據(jù)信號處理的流程分別進行發(fā)送域各個模塊的時鐘的開關(guān)控制和接收域各個模塊時鐘的開關(guān)控制；復(fù)位模塊115用于在復(fù)位啟動中止控制的作用下將發(fā)送域和接收域中各個模塊進行復(fù)位。

編碼模塊104用于將輸入的數(shù)據(jù)比特進行編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)輸出至調(diào)制模塊105；調(diào)制模塊105用于將編碼后的數(shù)據(jù)進行調(diào)制，將調(diào)制后的數(shù)據(jù)輸出至數(shù)字成形模塊106；數(shù)字成形模塊106用于將調(diào)制后的數(shù)據(jù)進行數(shù)字成形，將成形數(shù)據(jù)輸出至duc模塊107；duc模塊107用于將成形數(shù)據(jù)進行數(shù)字上變頻后輸出至輸出接口108；抽取模塊109用于將輸入的采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)抽取操作，將抽取完成的數(shù)據(jù)輸出至濾波/ddc模塊110；濾波/ddc模塊110用于將抽取完成的數(shù)據(jù)進行低通濾波和數(shù)字下變頻處理，形成零頻基帶數(shù)據(jù)，將零頻基帶數(shù)據(jù)輸出至解調(diào)模塊111；解調(diào)模塊111用于將零頻基帶數(shù)據(jù)進行解調(diào)處理，將解調(diào)后的數(shù)據(jù)輸出至譯碼模塊112；譯碼模塊112用于將解調(diào)后的數(shù)據(jù)進行譯碼處理，將譯碼后的數(shù)據(jù)輸出至輸出接口108；輸出接口108用于將上變頻后的成形數(shù)據(jù)和譯碼后的數(shù)據(jù)輸出。

本發(fā)明方法實現(xiàn)簡單，控制靈活，在不降低芯片運行主鐘頻率和顯著增加電路規(guī)模的基礎(chǔ)上降低了芯片功耗。

可參考圖3，本發(fā)明所述功耗狀態(tài)控制模塊包括以下流程：

模塊根據(jù)處理器給出的任務(wù)狀態(tài)指示，判斷是否還有基帶處理任務(wù)在運行或者是任務(wù)隊列中很快有基帶處理任務(wù)運行；如果沒有任務(wù)運行，那么判斷是否滿足進入睡眠的條件，入睡的條件有兩個：

(1)軟件啟動睡眠

處理器在睡眠控制寄存器寫入‘1’，那么芯片不需要判斷其他狀態(tài)，即刻進入睡眠，在入睡后把相應(yīng)寄存器清‘0’。

(2)硬件啟動睡眠

當(dāng)數(shù)字基帶處理模塊進入休眠狀態(tài)，并且允許睡眠時，硬件啟動睡眠，當(dāng)數(shù)字基帶處理模塊不允許進入休眠狀態(tài)時，不能進入睡眠。

如果不滿足進入睡眠的條件，那么進入空閑模式；

在功耗狀態(tài)控制模塊判斷基帶有任務(wù)運行時，需要進一步判斷基帶是否有發(fā)送域的任務(wù)運行，并判斷處于發(fā)送域的何種子工作狀態(tài)，進而進入發(fā)送控制流程，在流程中分別給出指令控制數(shù)字基帶處理模塊發(fā)送域的時鐘和存儲器；模塊還需要判斷是否有接收域的任務(wù)運行，并判斷處于接收域的何種子工作狀態(tài)，進而進入接收控制流程，在流程中分別給出指令控制數(shù)字基帶處理模塊接收域的時鐘和存儲器。

可參考圖4和圖5，本發(fā)明所述睡眠控制模塊包括以下流程：

睡眠控制流程分為入睡流程和喚醒流程，入睡流程包括如下：

1.判斷基帶處理芯片是否滿足入睡條件，入睡條件包括硬件啟動和軟件啟動的入睡條件。如果滿足入睡條件進入下一步；

2.存儲入睡時刻的定時幀號等定時相關(guān)數(shù)據(jù)進入入睡寄存器中，以方便喚醒時加載該數(shù)據(jù)；

3.啟動睡眠態(tài)慢速32k計數(shù)器，該計數(shù)器在睡眠掉電狀態(tài)下能夠依舊運行，用來進行計時；

4.關(guān)閉基帶處理模塊的運行主鐘；

5.關(guān)閉基帶芯片的主電源，整個基帶芯片進入睡眠狀態(tài)；

喚醒流程包括如下：

1.基帶處理芯片檢測喚醒信號，這些喚醒信號包括外部各種中斷信號、gpio的操作等信號，如果檢測到喚醒信號進入下一步；

2.進入喚醒態(tài)，打開基帶芯片電源，并配置相關(guān)時鐘；

3.根據(jù)入睡時刻存儲的定時信息，以及32k慢速計數(shù)器的計時值，進行轉(zhuǎn)換后恢復(fù)定時值，按照如下公式；

假設(shè)主時鐘的30.72mhz，在入睡時刻，主鐘計數(shù)器的存儲值為m個主鐘，喚醒時刻，32k慢速計數(shù)器計時值為n個慢速鐘，那么恢復(fù)為主鐘的值為ywake_cnt：

ywake_cnt＝m+n*30720000/32000；(1)

4.定時值恢復(fù)后，基帶處理芯片進入空閑態(tài)；

5.發(fā)出中斷，通知處理器睡眠結(jié)束，結(jié)束喚醒流程。

可參考圖6和圖7，本發(fā)明所述時鐘控制模塊包括發(fā)射域的時鐘控制流程和接收域的時鐘控制流程：

數(shù)字基帶處理模塊發(fā)送域的時鐘控制流程如下：

1.打開編碼模塊的時鐘，關(guān)閉發(fā)送域其他模塊時鐘，完成編碼后，關(guān)閉編碼模塊時鐘；

2.打開調(diào)制模塊的時鐘，關(guān)閉發(fā)送域其他模塊時鐘，完成調(diào)制后，關(guān)閉調(diào)制模塊時鐘；

3.打開數(shù)字成形模塊的時鐘，關(guān)閉發(fā)送域其他模塊時鐘，完成數(shù)字成形后，關(guān)閉數(shù)字成形模塊時鐘；

4.打開數(shù)字上變頻模塊(duc)的時鐘，關(guān)閉發(fā)送域其他模塊時鐘，完成數(shù)字上變頻處理后，關(guān)閉數(shù)字上變頻模塊時鐘；

5.關(guān)閉發(fā)射域時鐘，流程結(jié)束。

數(shù)字基帶處理模塊的接收域的時鐘控制流程如下：

1.打開抽取模塊的時鐘，關(guān)閉接收域其他模塊時鐘，完成基帶采樣接收后，關(guān)閉基帶采樣接收模塊時鐘；

2.打開濾波/ddc模塊的時鐘，關(guān)閉接收域其他模塊時鐘，完成抽取/濾波/ddc后，關(guān)閉抽取/濾波/ddc模塊時鐘；

3.打開解調(diào)模塊的時鐘，關(guān)閉接收域其他模塊時鐘，完成解調(diào)后，關(guān)閉解調(diào)模塊時鐘；

4.打開譯碼模塊的時鐘，關(guān)閉接收域其他模塊時鐘，完成譯碼后，關(guān)閉譯碼模塊時鐘；

5.關(guān)閉接收域時鐘，流程結(jié)束。

可參考圖8和圖9，本發(fā)明所述存儲器控制模塊包括發(fā)射域的存儲器控制流程和接收域的存儲器控制流程：

基帶處理模塊的發(fā)送域的存儲器控制流程如下：

1.打開編碼模塊的存儲器，關(guān)閉發(fā)送域其他模塊存儲器，完成編碼后，關(guān)閉編碼模塊存儲器；

2.打開調(diào)制模塊的存儲器，關(guān)閉發(fā)送域其他模塊存儲器，完成調(diào)制后，關(guān)閉調(diào)制模塊存儲器；

3.打開數(shù)字成形模塊的存儲器，關(guān)閉發(fā)送域其他模塊存儲器，完成數(shù)字成形后，關(guān)閉數(shù)字成形模塊存儲器；

4.打開數(shù)字山變頻模塊的存儲器，關(guān)閉發(fā)送域其他模塊存儲器，完成數(shù)字上變頻后，關(guān)閉數(shù)字上變頻模塊存儲器；

5.關(guān)閉發(fā)射域存儲器，流程結(jié)束。

基帶處理模塊的接收域的存儲器控制流程如下：

1.打開抽取模塊的存儲器，關(guān)閉接收域其他模塊存儲器，完成基帶采樣接收后，關(guān)閉基帶采樣接收模塊存儲器；

2.打開濾波/ddc模塊的存儲器，關(guān)閉接收域其他模塊存儲器，完成抽取/濾波/ddc后，關(guān)閉抽取/濾波/ddc模塊存儲器；

3.打開解調(diào)模塊的存儲器，關(guān)閉接收域其他模塊存儲器，完成解調(diào)后，關(guān)閉解調(diào)模塊存儲器；

4.打開譯碼模塊的存儲器，關(guān)閉接收域其他模塊存儲器，完成譯碼后，關(guān)閉譯碼模塊存儲器；

5.關(guān)閉接收域存儲器使能，流程結(jié)束。

通過以上步驟，完成了本發(fā)明所述基帶處理芯片低功耗設(shè)計方法。