【摘要】：進入21世紀以來,伴隨著信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,如消費電子、汽車電子、運動健康、智能家居等新興領(lǐng)域如雨后春筍般出現(xiàn),帶來了層出不窮的智能化、信息化的產(chǎn)品,這些變化給微處理器這一傳統(tǒng)控制設(shè)備帶來了新的生機與活力微處理器與外設(shè)大學教程,其市場需求正逐年上升。同時,市場也對微處理器提出了新的需求:低功耗指標,并且隨著市場的發(fā)展,這個指標沒有最低只有更低。低功耗已經(jīng)成為微處理器發(fā)展的主要趨勢和微處理器設(shè)計的重要目標。在這種背景下,本文對微處理器中進行功耗管理的電源管理系統(tǒng)進行了研究。論文首先從微處理器的應用場景著手,剖析了不同應用場景的特點,完成了以階梯式功耗管理為核心的多工作模式設(shè)計。微處理器被劃分為四個性能、功耗各不相同的可配置工作模式,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合微處理器的整體結(jié)構(gòu),提出了電源管理系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)方案,運用多電源域、電源門控等技術(shù)對微處理器的電源網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計,通過在工作模式和停止模式下使用不同效能的LDO來優(yōu)化低功耗模式下的功耗表現(xiàn),設(shè)計了電源管理模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)狀態(tài)變化和電源信號的全方位控制。對于系統(tǒng)中的時鐘信號,本文設(shè)計了樹狀結(jié)構(gòu)的時鐘網(wǎng)絡(luò),并使用時鐘管理模塊對所有時鐘門控、時鐘分頻進行管理微處理器與外設(shè)大學教程,同時,針對電源管理模塊時鐘頻率過低帶來的模式喚醒時間較長的問題,設(shè)計了一個邏輯簡單的時鐘切換電路,將電源管理模塊的時鐘源在不同狀態(tài)下進行切換,提高了微處理器的有效運行速度。本文根據(jù)軟硬協(xié)同驗證策略,對本文微處理器及電源管理系統(tǒng)進行了完備的功能驗證,論證了設(shè)計的正確性,最終的回片功耗測試結(jié)果顯示,微處理器在常規(guī)工作模式下功耗為22u A/MHz,停止模式下為1.8u A,待機模式下為50n A,各個模式之間有著明顯的功耗梯度,同其他低功耗類型的微處理器相比,可以看出本文微處理器的低功耗指標已經(jīng)接近或達到了市場最先進水平,證明所設(shè)計的電源管理系統(tǒng)有著較好的低功耗優(yōu)化效果。
