动态电压调整装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到嵌入式系统电源管理技术，特别涉及到嵌入式系统芯片动态电压调 整技术。
【背景技术】
[0002] 动态电压调整(简称，DVS)是一种根据芯片各电源域负载情况动态的调节芯片各 电源域电压的技术，为了尽可能降低芯片功耗，需要在保证芯片运行需求的情况下尽可能 降低芯片各个电源域的供电电压。
[0003] 嵌入式设备中，通常采用电源管理集成电路(简称，PMIC)来为芯片各电源域供电， 现有技术常用的DVS控制方法为：
[0004] 1)集成电路总线(简称，I2C)控制：
[0005] 如图1所示，芯片与PMIC之间通过I2C进行连接，PMIC通过直流-直流转换器(简 称，BUCK)为电源域提供供电电压，PMIC中通常会包括多个BUCK，每个BUCK对应一个电源 域。图中仅示出了一个BUCK(S卩，BUCKO)与一个芯片电源域之间的连接。在进行DVS控制 时：
[0006] 首先通过I2C控制器从PMIC读回PMIC各BUCK的电压配置参数；
[0007] 然后根据各电源域的负载情况获取各电源域所需的供电电压，修改PMIC各BUCK 的电压配置参数；
[0008] 最后将修改后的电压配置参数通过I2C控制器发送到PMIC配置各BUCK的输出电 压。
[0009]I2C控制方式的问题在于，正常模式下，I2C的通信速率通常只能到400KHZ，从程 序配置到数据传输完成通常需要百微秒级别的时间；若对多个电源域进行DVS控制，I2C控 制采用串行的方式进行控制，在单线程最理想的条件下至少需要几百微秒才能完成DVS控 制。
[0010]I2C控制机制需要建立I2C控制任务，通过任务调度的方式来实现，这样，当系统 中有更高优先级任务的执行和任务调度时，I2C控制任务会被延迟或打断，控制的实时性会 受到影响，从而加大I2C的传输时延，导致响应速度慢，制约着DVS动态调节电压的实时性。
[0011] 2)通用输入输出（简称，GPI0)接口控制：
[0012] 如图2所示，芯片和PMIC之间通过GPI0接口进行连接，图中仅示出了一个BUCK (即，BUCKO)与一个芯片电源域之间的连接。在进行动态电压调整时：
[0013] 芯片通过设置GPI0接口信号线的高/低电平状态来配置BUCK的输出电压。
[0014]GPI0接口控制方式能解决I2C控制所存在的实时性问题，但需要根据DVS电压等 级数量及电源域数量配备相应的GPI0信号线数量。当DVS电压等级数量较多和/或电源 域数量较多时，会占用芯片大量的GPI0信号线，增加芯片和PMIC之间的控制引脚，造成芯 片封装PAD的增多，导致芯片面积增加。
[0015] 如，需要对5个电源域进行DVS控制，每一个电源域有8个DVS电压等级，每一 个电源域就需要3条GPIO信号线来实现DVS控制，5个电源域总共就需要15条GPIO信号 线。
【发明内容】
[0016] 有鉴于此，本发明提出了一种动态电压调整装置及方法，以解决现有技术中存在 的上述问题。
[0017] 本发明的动态电压调整装置用于芯片电源域供电电压动态调整，所述芯片包括至 少一个电源域，所述装置包括：
[0018] DVS负载电压存储器，存储电源域各负载等级对应的电压值；
[0019] DVS控制模块，用于获取电源域的负载等级，并根据所获得的电源域负载等级从所 述DVS负载电压存储器获取对应的电压值；
[0020] 数模转换模块，对DVS控制模块获取的电压值进行数模转换，生成电源域模拟参 考电压；
[0021 ] 比较器模块，比较所述电源域模拟参考电压和所述电源域供电电压，生成电源域 电压差值，发送给电源管理集成电路PMIC调整电源域的供电电压。
[0022] 优选的，所述DVS控制模块包括：
[0023] 供电电压存储单元，用于存储电源域当前供电电压；
[0024] 电源域负载获取单元，用于获取电源域的负载情况，并根据所述电源域的负载情 况获取电源域负载等级；
[0025] 判断单元，判断是否有负载等级与当前供电电压不匹配的电源域，如果有，触发 DVS控制单元；
[0026] DVS控制单元，在所述判断单元的触发下，根据电源域负载等级从所述DVS负载电 压存储器获取电源域负载等级对应的电压值。
[0027] 进一步，所述芯片包括至少两个电源域，所述数模转换模块包括多个数模转换器； 所述比较器模块包括多个比较器；所述多个数模转换器和所述多个比较器与所述多个电源 域一一对应；各所述数模转换器分别生成对应电源域的模拟参考电压，发送到对应比较器； 各所述比较器分别从所述PMIC获取对应电源域的供电电压，生成对应电源域的电压差值， 发送给所述PMIC。
[0028] 进一步，所述芯片包括至少两个电源域，所述数模转换模块包括一个数模转换器； 所述比较器模块包括多个比较器；所述数模转换器生成各所述电源域的模拟参考电压；所 述装置还包括：
[0029] 第一单路输入多路输出选择器；所述第一单路输入多路输出选择器的输入端从所 述数模转换器获取各电源域的模拟参考电压，所述第一单路输入多路输出选择器的多个输 出端和所述多个比较器与所述多个电源域一一对应；
[0030] 各所述比较器分别从所述第一单路输入多路输出选择器的对应输出端获取对应 电源域的模拟参考电压，各所述比较器分别从所述PMIC获取对应电源域的供电电压，各所 述比较器分别生成对应电源域的电压差值，发送给所述PMIC;
[0031] 所述第一单路输入多路输出选择器控制端连接到所述DVS控制模块。
[0032] 进一步，所述芯片包括至少两个电源域，所述数模转换模块包括多个数模转换器； 所述比较器模块包括一个比较器；所述装置还包括：
[0033] 第一多路输入单路输出选择器；其多个输入端和所述多个数模转换器与所述多个 电源域--对应；
[0034] 各所述数模转换器分别生成对应电源域的模拟参考电压，发送到所述第一多路输 入单路输出选择器的对应输入端；
[0035] 第二单路输入多路输出选择器；其多个输出端与所述多个电源域 对应；分别 发送对应电源域的电压差值到所述PMIC;
[0036] 第二多路输入单路输出选择器；其多个输入端与所述多个电源域 对应；分别 从所述PMIC获取对应电源域的供电电压；
[0037] 所述比较器从所述第一多路输入单路输出选择器的输出端获取各电源域的模拟 参考电压，从第二多路输入单路输出选择器获取各电源域的供电电压，生成各电源域的电 压差值发送所述第二单路输入多路输出选择器的输入端。
[0038] 所述第二单路输入多路输出选择器控制端、第一多路输入单路输出选择器控制端 和所述第二多路输入单路输出选择器控制端连接到所述DVS控制模块。
[0039] 进一步，所述芯片包括至少两个电源域，所述数模转换模块包括一个数模转换器； 所述比较器模块包括一个比较器；所述数模转换器生成各电源域的模拟参考电压发送给所 述比较器；所述比较器生成各电源域的电压差值；所述装置还包括：
[0040] 第三单路输入多路输出选择器；其多个输出端与所述多个电源域 对应；分别 发送对应电源域的电压差值到所述PMIC;
[0041] 第三多路输入单路输出选择器；其多个输入端与所述多个电源域 对应；分别 从所述PMIC获取对应电源域的供电电压；
[0042] 所述比较器从所述第三多路输入单路输出选择器的输出端获取各电源域的供电 电压；发送各电源域的电压差值到所述第三单路输入多路输出选择器输入端；
[0043] 所述第三单路输入多路输出选择器控制端、第三多路输入单路输出选择器控制端 连接到所述DVS控制模块。
[0044] 进一步，所述装置包括至少一个分压模块；所述至少一个分压模块与所述至少一 个电源域一一对应；所述分压模块的分压比与其对应的电源域的供电电压增益值匹配；
[0045] 各所述分压模块分别对对应电源域的供电电压进行分压，获得对应电源域的分压 电