一種低功耗嵌入式系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低功耗嵌入式系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，嵌入式系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于便攜式和移動性較強(qiáng)的產(chǎn)品中，而這些產(chǎn)品往往靠有限的電池來供電，因此，在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)時，如何降低功率消耗(Low-Power)，盡可能地延長系統(tǒng)的使用時間對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言就變得非常重要。
[0003]目前的集成電路工藝主要有TTL和CMOS兩大類，無論哪種工藝，電路中只要有電流通過，就會產(chǎn)生功耗。通常，集成電路的功耗分為靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗兩部分；當(dāng)電路的狀態(tài)沒有進(jìn)行翻轉(zhuǎn)(保持高電平或低電平)時，電路的功耗屬于靜態(tài)功耗，其大小等于電路的電壓與流過的電流的乘積；動態(tài)功耗是電路翻轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的功耗，由于電路翻轉(zhuǎn)時存在跳變沿，在電路的翻轉(zhuǎn)瞬間，電流比較大，存在較大的動態(tài)功耗。由于目前大多數(shù)電路采用CMOS工藝，其靜態(tài)功耗通常受到工藝影響較大，設(shè)計(jì)者很難在此做過多的工作，可以忽略。起主要作用的是考慮動態(tài)功耗，因此降低功耗，延長使用壽命，主要從降低動態(tài)功耗入手。
[0004]系統(tǒng)從初始啟動狀態(tài)進(jìn)入正常工作狀態(tài)的時候，如果系統(tǒng)中某些模塊的工作頻率過高，如果頻率一下子從低頻直接進(jìn)入高頻(如從1 _ 50Mhz直接進(jìn)>500Mhz)，嵌入式系統(tǒng)的瞬間電路翻轉(zhuǎn)會造成瞬間電流過大，嚴(yán)重時導(dǎo)致電流電壓過沖，會對芯片造成物理上的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)在工作頻率從低頻進(jìn)入高頻時瞬間電路翻轉(zhuǎn)造成瞬間電流過大的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種低功耗嵌入式系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:包括:第一時鐘單元、第二時鐘單元、第三時鐘單元、時鐘切換單元和工作電路，其中，
[0006]第一時鐘單兀，用于產(chǎn)生第一時鐘信號；
[0007]第二時鐘單元，用于產(chǎn)生第二時鐘信號；
[0008]第三時鐘單元，用于產(chǎn)生第三時鐘信號；
[0009]時鐘切換單元，用于接收第一時鐘信號、第二時鐘信號和第三時鐘信號，并從第一時鐘信號、第二時鐘信號和第三時鐘信號中選擇一個時鐘信號作為目標(biāo)時鐘信號并輸出；
[0010]所述工作電路，用于基于所述時鐘切換單元輸出的當(dāng)前目標(biāo)時鐘信號進(jìn)行工作。
[0011]優(yōu)選地，
[0012]所述第二時鐘信號的頻率是可調(diào)整的；
[0013]所述第三時鐘信號的頻率是可調(diào)整的；
[0014]所述時鐘切換單元從第二時鐘信號和第三時鐘信號中選擇頻率較先前目標(biāo)時鐘信號的頻率更高或更低的一個時鐘信號作為當(dāng)前目標(biāo)時鐘信號并輸出，直到所述當(dāng)前目標(biāo)時鐘信號的頻率等于預(yù)設(shè)目標(biāo)頻率值；或者，在所述第一時鐘信號的頻率符合預(yù)設(shè)目標(biāo)頻率值時選擇第一時鐘信號作為當(dāng)前目標(biāo)時鐘信號并輸出，
[0015]所述工作電路的正常頻率為所述預(yù)設(shè)目標(biāo)頻率值。
[0016]優(yōu)選地，
[0017]所述第二時鐘信號的最低頻率為第二初始頻率值，其能夠以第二預(yù)定頻率值為步長自第二初始頻率值開始逐步累加；
[0018]所述第三時鐘信號的最低頻率為第三初始頻率值，其能夠以第三預(yù)定頻率值為步長自第三初始頻率值開始逐步累加；
[0019]在所述時鐘切換單元選擇第三時鐘信號作為當(dāng)前目標(biāo)時鐘信號后，調(diào)整所述第二時鐘信號的頻率使之大于第三時鐘信號的當(dāng)前頻率，在所述時鐘切換單元選擇第二時鐘信號作為當(dāng)前目標(biāo)時鐘信號后，如果第三時鐘信號的當(dāng)前頻率低于第二時鐘信號的當(dāng)前頻率，則調(diào)整所述第三時鐘信號的頻率使之大于第二時鐘信號的當(dāng)前頻率，直到第二時鐘信號或第三時鐘信號的頻率等于預(yù)設(shè)目標(biāo)頻率值。
[0020]優(yōu)選地，
[0021]所述第二時鐘信號，還能夠以第二預(yù)定頻率值為步長自第二時鐘信號當(dāng)前頻率值開始逐步遞減；
[0022]所述第三時鐘信號，還能夠以第三預(yù)定頻率值為步長自第三時鐘信號當(dāng)前頻率值開始逐步遞減；
[0023]在所述時鐘切換單元選擇第三時鐘信號作為當(dāng)前目標(biāo)時鐘信號后，調(diào)整所述第二時鐘信號的頻率使之小于第三時鐘信號的當(dāng)前頻率，在所述時鐘切換單元選擇第二時鐘信號作為當(dāng)前目標(biāo)時鐘信號后，如果第三時鐘信號的當(dāng)前頻率大于第二時鐘信號的當(dāng)前頻率，則調(diào)整所述第三時鐘信號的頻率使之小于第二時鐘信號的當(dāng)前頻率，直到第二時鐘信號或第三時鐘信號的頻率等于預(yù)設(shè)目標(biāo)頻率值。
[0024]優(yōu)選地，所述時鐘切換單元包括:
[0025]第一時鐘門控單元、第二時鐘門控單元、第三時鐘門控單元和多路選擇單元，
[0026]第一時鐘門控單元接收第一時鐘信號和第一時鐘門控信號，用于在第一時鐘門控信號為導(dǎo)通時，使得所述第一時鐘信號通過以輸出所述第一時鐘信號，在第一時鐘門控信號為截止時，使得所述第一時鐘信號不能通過所述第一時鐘門控單元；
[0027]第二時鐘門控單元接收第二時鐘信號和第二時鐘門控信號，用于在第二時鐘門控信號為導(dǎo)通時，使得所述第二時鐘信號通過以輸出所述第二時鐘信號，在第二時鐘門控信號為截止時，使得所述第二時鐘信號不能通過所述第二時鐘門控單元；
[0028]第三時鐘門控單元接收第三時鐘信號和第三時鐘門控信號，用于在第三時鐘門控信號為導(dǎo)通時，使得所述第三時鐘信號通過以輸出所述第三時鐘信號，在第三時鐘門控信號為截止時，使得所述第三時鐘信號不能通過所述第三時鐘門控單元；
[0029]多路選擇單元，其具有與第一時鐘門控單元的輸出端相連的第一輸入端、與第二時鐘門控單元的輸出端相連的第二輸入端、與第三時鐘門控單元的輸出端相連的第三輸入端、與時鐘選擇信號相連的控制端，以及輸出端，其輸出端輸出所述目標(biāo)時鐘信號，
[0030]所述時鐘選擇信號為第一工作狀態(tài)時，將第一輸入端與其輸出端選通，所述時鐘選擇信號為第二工作狀態(tài)時，將第二輸入端與其輸出端選通，所述時鐘選擇信號為第三工作狀態(tài)時，將第三輸入端與其輸出端選通。
[0031]優(yōu)選地，
[0032]所述第一時鐘門控單元包括:第一組D觸發(fā)器、第一門控子單元；所述第一組D觸發(fā)器的接收端接收第一時鐘信號和第一時鐘門控信號，所述第一組D觸發(fā)器的輸出端連接到第一門控子單元的輸入端，所述第一門控子單元的輸出端連接到多路選擇單元的第一輸入端并輸出第一時鐘信號；
[0033]所述第二時鐘門控單元包括:第二組D觸發(fā)器、第二門控子單元；所述第二組D觸發(fā)器的接收端接收第二時鐘信號和第二時鐘門控信號，所述第二組D觸發(fā)器的輸出端連接到第二門控子單元的輸入端，所述第二門控子單元的輸出端連接到多路選擇單元的第二輸入端并輸出第二時鐘信號；
[0034]所述第三時鐘門控單元包括:第三組D觸發(fā)器、第三門控子單元；所述第三組D觸發(fā)器的接收端接收第三時鐘信號和第三時鐘門控信號，所述第三組D觸發(fā)器的輸出端連接到第三門控子單元的輸入端，所述第三門控子單元的輸出端連接到多路選擇單元的第三輸入端并輸出第三時鐘信號。
[0035]優(yōu)選地，所述時鐘切換單元的工作過程如下:
[0036]狀態(tài)A，第一時鐘門控信號為導(dǎo)通，第二時鐘門控信號和第三時鐘門控信號為截止，所述時鐘選擇信號為第一工作狀態(tài)；
[0037]狀態(tài)B，第一時鐘門控信號為截止，第二時鐘門控信號和第三時鐘門控信號為截止，所述時鐘選擇信號為第一等待狀態(tài)；
[0038]狀態(tài)C，第一時鐘門控信號為截止，第二時鐘門控信號和第三時鐘門控信號為截止，所述時鐘選擇信號為第二初始狀態(tài)；
[0039]狀態(tài)D，第二時鐘門控信號為導(dǎo)通，第一時鐘門控信號和第三時鐘門控信號為截止，所述時鐘選擇信號為第二工作狀態(tài)；
[0040]狀態(tài)E，第一時鐘門控信號為截止，第二時鐘門控信號和第三時鐘門控信號為截止，所述時鐘選擇信號為第二等待狀態(tài)；
[0041]狀態(tài)F，第一時鐘門控信號為截止，第二時鐘門控信號和第三時鐘門控信號為截止，所述時鐘選擇信號為第三初始狀態(tài)；
[0042]狀態(tài)G，第三時鐘門控信號為導(dǎo)通，第二時鐘門控信號和第三時鐘門控信號為截止，所述時鐘選擇信號為第三工作狀態(tài)。
[0043]優(yōu)選地，所述時鐘切換單元還包括:
[0044]計(jì)數(shù)子單元，用于進(jìn)行遞增或遞減計(jì)數(shù)；
[0045]所述時鐘切換單元，還用于在所述時鐘選擇信號為第一等待狀態(tài)、第二等待狀態(tài)時，判斷所述計(jì)數(shù)子單元是否達(dá)到閾值，若達(dá)到，則將時鐘選擇信號切換至下一狀態(tài)。
[0046]本發(fā)明實(shí)施例至少包括以下優(yōu)點(diǎn):
[0047]本發(fā)明實(shí)施例采用逐次遞進(jìn)的方式，逐漸將工作在高頻狀態(tài)的模塊的頻率調(diào)整提高到其工作頻率，避免了系統(tǒng)瞬間電流過沖的風(fēng)險(xiǎn)，有效保證了芯片的使用壽命
【附圖說明】
[0048]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種低功耗嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0049]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種時鐘切換單元的結(jié)構(gòu)示意圖
[0050]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種低功耗嵌入式系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0051]圖4是基于本發(fā)明實(shí)施例提供的低功耗嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時鐘切頻的工作狀態(tài)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0053]參照圖1，示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種低功耗嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，所述系統(tǒng)具體可以包括:第一時鐘單元110、第二時鐘單元120、第三時鐘單元130、時鐘切換單元140和工作電路150，其中，
[0054]第一時鐘單兀110，用于產(chǎn)生第一時鐘信號；
[0055]第二時鐘單