多电压可适性电压定比调理技能　双ARM7体系单芯片参考计划

         现今低功耗的电子产品大受市场欢迎，同时采取定比调理成果控制多个差别电压的电源办理技能可以改进能源效益，因此越来越多体系单芯片引进这种电源办理技能以淘汰功耗。本文将以1组2颗的ARM7测试芯片作为典范，讨论电压定比调理控制器引进体系计划的技能题目及相干的考量因素，接着先容几种精确的计划要领，让工程师可以将供电体系整合到体系单芯片技能。

       节活动态功耗、低落静态功耗为电源计划之本

       动态（开关）功耗与 CV2f 成正比，公式中的 C 指负载电容，V 指供电电压，而 f 则指开关频率。当事变无需尽快完成时，动态频率定比调理成果可以调低时钟速率，并藉此调低电压。固然时钟频率定比调理成果可以低落体系单芯片的刹时功耗，但它终究不会低落某一项事变所需的供电，因此，频率定比调理成果必须与电压定比调理成果相互共同，才华大幅节活动态功耗。静态功耗（也便是泄电征象）与 VIleakage 成正比，而这个公式中的 V 则是表现供电电压，而 Ileakage 则指泄电。因此，电压定比调理技能也可低落静态功耗。

       要是将电压定比调理技能与频率定比调理技能搭配，可为时钟的切换创建新的作业标准，确保体系可在寂静的电压环境下采取新的时钟频率作业。别的，电压定比调理电路必须内建于体系单芯片之内，才可实行电压定比调理成果。但如许会孕育产生2个界面，其一是2个可变电压供电体系之间的界面，另一个是可变电压供电体系与牢固电压供电体系之间的界面。由于界面两真个电压差并非牢固，因此怎样计划界面是一个很大的挑衅。时钟频率、讯号电位转移以及供电体系绝缘等题目都必须警惕加以思量，以确保时间耽误可以减至最少，而讯号可以完备完好。

       电源办理技能内核－先辈电源控制器

       先辈电源控制器（APC） 是电源办理技能的一个紧张单位，可控制电压定比调理供电体系的电压。先辈电源控制器可以支持闭回路可适性电压定比调理（AVS），以及开环动态电压定比调理（DVS）等技能。

       图说：可适性电压定比调理及动态电压定比调理，表现出先辈电源控制器控制的AVS及DVS体系的电路图。（数据源头：美国国度半导体）

       先辈电源控制器可以支持动态频率定比调理成果，由于此款控制器内建连接时钟办理单位（CMU）的界面，而时钟办理单位认真为体系单芯片提供时钟讯号。先辈电源控制器与时钟办理单位之间的界面内含目标索引、现行索引及界面协议，可与时钟频率双向雷同，确保先辈电源控制器与时钟办理单位可以相互共同及支持，发挥更高的效能。别的，在电压讯号方面，可以透过 PowerWise Interface （PWI）界面发送到芯片外的协同电源提供单位。

       一样平常来说，硬件效能监控电路（HPM）是认真控制AVS体系的闭回路电压，在这个监控电路内建于AVS供电体系之内，认真监控芯片的效能。先辈电源控制器根据硬件效能监控电路所提供有关芯片作业环境的数据，决定供电电压的大小，以确保芯片可充分发挥预定的效能。大概是在决定电压程度常，体系单芯片的差别制程及其晶粒（die） 的温度变革、稳压器偏移电压或毛病以及体系的静态 IR 压降都市主动得到补偿。

       动态电压定比调理模式则依照电压频率比较表上所列参数举行作业。比较表上列出差别效能所需的差别电压，而DVS模式会利用所列的供电电压控制外置的电源提供单位。

       图说：从美国国度半导体所开辟的PowerWise Camera（PWCAM）的参考计划测试芯片，让工程师可以测试及展示新技能；另一方面，PWCAM测试芯片还可以模仿出一样平常的双处理惩罚器架构。（数据源头：美国国度半导体）

       连接处理惩罚器及视频处理惩罚器

       根本上，经过PWCAM内建的2个独立的ARM7处理惩罚器，也便是连接处理惩罚器及视频处理惩罚器。在每一组处理惩罚器都有各自的AHB及APB周边配置群组，而每一处理惩罚器、AHB及APB都是经过同一体系时钟驱动（时钟频率高达96MHz），在连接处理惩罚器及视频处理惩罚器透过内核间通讯单位（ICCU）相互通讯。

       这个通讯单位可说是AHB与AHB之间的非同步界面，只有视频处理惩罚器可以直接进入外置存储器举行存取，连接处理惩罚器要先经内核间通讯单位才可进入外置存储器举行存取，整个计划的理念是将频率及电压的定比调理成果分别引进连接处理惩罚器及视频处理惩罚器。因此，为了贯彻这个计划理念，便必须将计划适本地支解以及加设先辈电源控制器。

       可适性电压定比调理技能的时钟切换成果

       要怎样将电压定比调理与频率定比调理等成果整合一起，才华进一步确保频率还未变动之前，新频率所需的电压已到位。以调高时钟频率为例来说，时钟还未改以新频率作业之前，供电电压必须提拔至够高的程度。至于要调低时钟频率，时钟可以立即改以新频率作业，由于供电电压已经充足。

       为了餍足这个请求，控制时脉起落的讯号必须经过先辈电源控制器发送。先辈电源控制器利用目标索引及现行索引等界面协议，将体系时脉的确实切换时间限定在一个范畴内。

       而在表现原有的时钟定比控制电路的修正进程中，控制电路必须颠末修订，先辈电源控制器才可整合到体系之内，举行电压定比控制。体系的时钟振荡器为硬件效能监控电路预先提供新的时钟，以便侦测所需电压是否已到位。