一种用以实现系统控制和电源管理的片上系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种片上系统，尤其涉及包括系统控制模块和电源管理模块的片 上系统，属于集成电路设计技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，随着各类信息系统控制应用设备的增多，片上系统（System on Chip)的应 用也越来越广泛。这种片上系统，具有微控制器与微处理器内核模块、数字信号处理器模 块、嵌入的存储器模块、外部通讯接口模块、电源提供和功耗管理模块等，成形于一块集成 电路，具有32位或64位的数据处理能力，且在一定的温度范围内工作，因此，在物联网等各 类控制系统以及工业控制终端、信息采集处理和信息传送系统中普遍采用。
[0003] 片上系统，因其控制方式和工作流程的不同，其内部所管理对象的工作效率也不 同。另外，作为一般形式的片上系统而言，也具有对片上系统内所控部件的电源管理功能， 其电源管理的方式、方法，与管理对象相关，也与所采取的方法相关，这些方法将影响到片 上系统本身降低电能消耗的效果。
[0004] 在现有技术的片上系统中，在电源管理节能降耗的工作方向上，都是采用模块休 目民、关闭无用时钟、低频运行等方法。因此，在具体实现方式上，一些片上系统所采取如下的 办法是：一是在片上系统内专门设置一个电源管理控制器，该模块负责对系统内其它模块 实施电源管理，以降低能耗；另一种办法则是在应用了该片上系统所构成的具体的设备中， 即在片上系统外，再增加用于该设备的电源管理的其他芯片。这两种方法虽然都可达到电 源管理的效果，但都存在增加成本的现象，前者是在设计过程增加了设计成本，也增加了片 上系统的制造成本，而后者则是在片上系统所应用的具体产品上增加了产品成本。 【实用新型内容】
[0005] 针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种片上系统，用以实现系统控 制和电源管理的目的。
[0006] 为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：
[0007] -种用以实现系统控制和电源管理的片上系统，包括：通过一总线与一总线桥连 接的一系统控制模块及若干功能模块；所述系统模块内置用以控制所述功能模块的使能和 工作频率的配置寄存器，所述功能模块分别内置用以实现相应功能模块的频率控制以及模 块关断的配置寄存器。
[0008] 进一步地，所述总线为一 AHB总线。
[0009] 进一步地，所述系统控制模块还包括一 AHB总线接口。
[0010] 进一步地，所述系统控制模块用以输出时钟信号、复位信号、IO复用信号及模块配 置信号。
[0011] 进一步地，还包括通过一 AXI总线与总线桥连接的一中央处理器。
[0012] 进一步地，所述中央处理器用以向系统控制模块传输指令。
[0013] 进一步地，所述中央处理器为一龙芯处理器。
[0014] 进一步地，所述功能模块包括：通过所述AHB总线与总线桥连接的DM控制器、 NAND Flash控制器、中断控制器、SPIl主机接口、以太网MAC控制器、USB2. OOTG控制器及 外部静态存储器接口。
[0015] 进一步地，所述功能模块还包括：通过一 APB总线与总线桥连接的I2S主机接口、 I2C主机接口、看门狗定时器、定时器X4、UARTX8、GPI0、矩阵键盘、PWM与旋转编码器接 口、7816 接口 X2、GPIO (General Purpose Input Output)、ADC 接口及 PS2 接口 X2〇
[0016] 进一步地，所述功能模块还包括：通过一AXI总线与总线桥连接的DDR2控制器、片 上PLL及时钟复位电路。
[0017] 所述系统控制模块的主要功能在于管理整个片上系统的启动模式管理、时钟管 理、复位管理和功耗管理。当然，也包括IOdnput/Output输入/输出）复用管理、总线错 误管理、模块配置管理等系统控制功能。系统控制模块是整个片上系统的控制中枢。其控 制方式是：1、通过对系统控制模块的配置寄存器进行指令配置的方式即可实现期望控制功 能；2、通过片上系统芯片引脚设置来实现期望的控制功能。
[0018] 系统控制模块具备的主要功能是：支持3种启动模式；PLL(Phase Locked Loop， 相位同步回路）输出频率可配置；各模块时钟可独立配置；所有模块均可进行指令复位；可 根据需要，通过指令来开启或者关闭各模块的时钟；支持CPU(Central Processing Unit， 中央处理器）休眠模式；支持10复用；支持对各模块进行系统级配置。
[0019] 通过采取上述技术方案，系统控制模块作为一个从设备连接到片上系统内的AHB 总线上，中央处理器通过指令对系统控制模块进行配置，从而实现各种系统控制功能。与现 有技术相比，无需增加设计成本或产品成本即可实现系统控制和能耗管理。
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型的片上系统的结构框图；
[0021] 图2为本实用新型的片上系统中系统控制模块的结构框图；
[0022] 图3为本实用新型的片上系统中系统控制模块的时钟结构图；
[0023] 图4为本实用新型的片上系统中系统控制模块的PLL结构框图；
[0024] 图5为本实用新型的片上系统中系统控制模块的复位方案的流程示意图；
[0025] 图6为本实用新型的片上系统中系统控制模块的休眠模式转换图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图对本实用新型进行进一步描述。
[0027] 本实用新型提供的一种片上系统如图1所述。所述片上系统中，包含了通过AHB 总线和总线桥与AXI总线相连接的系统控制模块，还包含了龙芯中央处理器、DDR2 (Double Data Rate 2)控制器、片上PLL、时钟复位电路及AXI总线。
[0028] 所述片上系统通过总线桥和AHB总线，连接了 DMA (Direct Memory Access，直接存 储器访问）控制器、NAND Flash控制器、中断控制器、SPIl (Serial Peripheral Interface， 串行外设接口）主机接口、以太网MAC(Media Access Control，数据链路层）控制器、 USB(Universal Serial Bus，通用串行总线）2. OOTG(On-The-Go)控制器、外部静态存储器 接口。
[0029] 所述片上系统通过总线桥和APB (Advanced Peripheral Bus，外围总线）总线，连 接了 I2S主机接口、I2C主机接口、看门狗定时器、定时器父4、说1^^8、6?10、矩阵键盘? 与旋转编码器接口、7816接口 X2、GPIO及ADC接口、PS2接口 X2。
[0030] 系统控制模块作为一个从设备连接到片上系统内的AHB总线上，中央处理器采用 国产龙芯处理器，通过指令对系统控制模块进行配置，从而实现各种系统控制功能。系统控 制模块包括:AHB总线接口、配置寄存器等。该控制模块通过所输出的时钟信号、复位信号、 IO复用信号、模块配置信号实现了系统的启动模式管理、模块复位管理、电源功耗管理。
[0031] 所述系统控制模块的启动模式管理包括：NAND Flash启动；SPI Flash启动；NOR Flash启动。
[0032] 通过控制模块的 nfcsn_bootmodeO 与 pwmout3_bootmodel_psclk0 两个引脚可以 配置模块的启动模式，具体配置情况如表1所示。这两个启动模式配置引脚只在复位状态 下用于配置启动模式，在控制模块退出复位状态之后，这两个引脚将用作普通的功能引脚。 [0033] 控制模块启动模式配置
[0034]
【主权项】
1. 一种用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，包括：通过一总线与 一总线桥连接的一系统控制模块及若干功能模块；所述系统模块内置用以控制所述功能模 块的使能和工作频率的配置寄存器，所述功能模块分别内置用以实现相应功能模块的频率 控制以及模块关断的配置寄存器。
2. 如权利要求1所述的用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，所述 总线为一 AHB总线。
3. 如权利要求2所述的用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，所述 系统控制模块还包括一 AHB总线接口。
4. 如权利要求1所述的用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，所述 系统控制模块用以输出时钟信号、复位信号、IO复用信号及模块配置信号。
5. 如权利要求1所述的用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，还包 括通过一 AXI总线与总线桥连接的一中央处理器。
6. 如权利要求5所述的用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，所述 中央处理器用以向系统控制模块传输指令。
7. 如权利要求5或6所述的用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，所 述中央处理器为一龙芯处理器。
8. 如权利要求3所述的用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，所述 功能模块包括：通过所述AHB总线与总线桥连接的DM控制器、NAND Flash控制器、中断控 制器、SPI1主机接口、以太网MAC控制器、USB2. OOTG控制器及外部静态存储器接口。
9. 如权利要求8所述的用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，所述 功能模块还包括：通过一 APB总线与总线桥连接的I2S主机接口、I2C主机接口、看门狗定 时器、定时器X4、UARTX8、GPI0、矩阵键盘、PWM与旋转编码器接口、7816接口 X2、GPI0、 ADC 接口及 PS2 接口 X2。
10. 如权利要求9所述的用以实现系统控制和电源管理的片上系统，其特征在于，所述 功能模块还包括：通过一 AXI总线与总线桥连接的DDR2控制器、片上PLL及时钟复位电路。
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供一种用以实现系统控制和电源管理的片上系统，用以实现系统控制和电源管理的目的。包括：通过一总线与一总线桥连接的一系统控制模块及若干功能模块；所述系统模块内置用以控制所述功能模块的使能和工作频率的配置寄存器，所述功能模块分别内置用以实现相应功能模块的频率控制以及模块关断的配置寄存器。本实用新型的片上系统中，系统控制模块作为一个从设备连接到片上系统内的AHB总线上，中央处理器通过指令对系统控制模块进行配置，从而实现各种系统控制功能。与现有技术相比，无需增加设计成本或产品成本即可实现系统控制和能耗管理。
【IPC分类】G06F1-26
【公开号】CN204423297
【申请号】CN201520053363
【发明人】黄海林, 张玥, 彭寅, 秦振山
【申请人】北京神州龙芯集成电路设计有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年1月26日