CN115718626A - 一种快速唤醒的soc***及快速唤醒方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供快速唤醒的SOC***及快速唤醒方法，CPU中央处理器，通过总线配置功耗控制单元的寄存器；接收休眠指令或者唤醒指令，在接收到休眠指令后发出休眠信号；休眠工作区外设模块，在接收到唤醒行为时发出唤醒指令；功耗管理模块，包括DMA交互单元、休眠控制单元；DMA交互单元在接收到休眠信号后，将预加载程序搬运至指令缓存单元，所述休眠控制单元在接收到所述休眠信号时控制所述SOC***进入低功耗状态；CPU中央处理器在接收到所述唤醒信号时，通过指令缓存单元读取预加载程序并发出唤醒信号，所述休眠控制单元控制所述SOC***退出低功耗状态。本发明大大提高了低功耗状态唤醒的效率。

Description

一种快速唤醒的SOC***及快速唤醒方法

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，具体涉及一种快速唤醒的SOC***及快速唤醒方法。

背景技术

SOC(片上***)进入休眠的低功耗工作状态，有效降低整个SOC***的动态功耗和静态功耗，同时低功耗的时钟域外设处于正常的低频工作模式。此时SOC接收到唤醒行为后，需要快速唤醒整个***，及时产生响应行为。因此需要快速唤醒技术满足实时性要求。

传统的低功耗状态的快速唤醒方案中，CPU退出休眠模式时需要重新从非易失性的存储模块中读取指令并执行，但是非易失性的存储模块由于静态漏电功耗过大，需要在低功耗下处于掉电状态，所以从低功耗状态唤醒后，需要重新对非易失性的存储模块的进行上电处理。非易失性的存储模块的重新上电都需要一定的上电时序要求以及模块内部的预加载操作。这些处理流程都会带来唤醒时间的过大延迟，无法满足对唤醒时间有低延迟的应用场景。

发明内容

为了解决上述的问题，本申请的实施例中提供了一种快速唤醒的SOC***及快速唤醒方法，大大提高了低功耗休眠唤醒的效率。

本申请提供一种快速唤醒的SOC***，包括CPU中央处理器、休眠工作区外设模块与功耗控制模块；

CPU中央处理器，通过总线配置功耗控制单元的寄存器；接收休眠指令或者唤醒指令，在接收到休眠指令后发出休眠信号；

休眠工作区外设模块，在接收到唤醒行为时发出唤醒指令；

功耗管理模块，包括DMA交互单元、休眠控制单元；DMA交互单元在接收到休眠信号后，将预加载程序搬运至指令缓存单元，所述休眠控制单元在接收到所述休眠信号时控制所述SOC***进入低功耗状态；

CPU中央处理器在接收到所述唤醒信号时，通过指令缓存单元读取预加载程序并发出唤醒信号，所述休眠控制单元控制所述SOC***退出低功耗状态。

可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述功耗管理单元还设置存储模块交互单元，所述存储模块交互单元连接存储模块控制器，在接收到休眠信号后休眠控制单元通过存储模块交互单元控制存储模块关闭；在正常工作状态下，CPU中央处理器通过存储模块控制器读取存储模块存储的指令完成工作行为。

可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，还设置有DMA控制器，所述DMA交互单元连接DMA控制器；DMA交互单元接收到休眠信号后，控制DMA控制器将存储模块存储的预加载程序搬运至指令缓存单元中。

可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述功耗管理模块还包括寄存器配置单元，所述寄存器配置单元通过总线接收CPU中央处理器的配置信息，配置寄存器控制所述功耗控制模块的低功耗行为。

可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述功耗管理单元还设置有时钟低功耗交互单元，所述时钟低功耗交互单元连接***时钟控制器，所述时钟低功耗交互单元通过所述***时钟控制器在进入低功耗状态或退出低功耗状态时控制整个SOC时钟***行为。

本申请还提供一种SOC***的快速唤醒方法，应用于如上任一所述的一种快速唤醒的SOC***，本方法包括以下步骤：

步骤S1、接收休眠指令，CPU中央处理器发出休眠信号；在接收到休眠信号后，功耗管理模块控制DMA交互单元根据DMA触发机制，将预加载程序搬运至指令缓存单元；

步骤S2、根据功耗管理模块与所述DMA交互单元的超时握手判断机制确定预加载程序搬运完成，所述SOC***进入低功耗状态；

步骤S3、在休眠工作区外设模块接收到唤醒指令后，CPU中央处理器读取指令缓存单元中的预加载程序，所述SOC***退出低功耗状态。

可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，功耗管理模块与所述DMA交互单元的超时握手判断机制，具体为，当DMA控制器接收到功耗管理模块发出的请求信号时，DMA控制器每搬运一笔预加载程序至所述指令缓存单元，均会返回一确认信号至功耗管理单元；所述DMA控制完成所有搬运任务后，所述DMA交互单元内置的超时计数器计数值与预设阈值比较，当所述超时计数器的计数值大于预设阈值时，则预加载程序搬运完成。

可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述步骤S3中还包括以下步骤：

步骤S31、在休眠工作区外设模块接收到唤醒指令后，时钟低功耗交互单元通过所述***时钟控制器打开***时钟；

步骤S32、存储交互模块通过存储模块控制器为存储模块上电；在上电过程中，所述CPU中央处理器退出低功耗状态，所述CPU中央处理器读取指令缓存单元中的预加载程序，完成快速唤醒，所述SOC***退出低功耗状态。

可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述步骤S2中，在预加载程序搬运完成后，还包括以下步骤：

步骤S21、在存储交互单元通过存储模块控制器关闭存储模块，时钟低功耗交互单元通过***时钟控制器关闭***时钟。

可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述预加载程序包括中断处理程序及唤醒后待处理程序。

如上所述，本申请提供了一种快速唤醒的SOC***及快速唤醒方法，当SOC***进入低功耗工作状态，在接收到唤醒信号后可快速唤醒SOC，在唤醒过程中CPU中央处理器快速读取指令缓存单元的预加载程序，让SOC***进入正常工作模式。该***及方法具有快速响应、低延迟的优点，有效的解决了***应用的实时性要求。

提供上述发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步详细描述。上述发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。本申请所要求保护的主题不限于解决背景技术中指出的任何或所有缺点的实施方式。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

图1为本申请所提供的一种快速唤醒的SOC***的模块示意图；

图2为本申请所提供的一种SOC***的快速唤醒方法的休眠流程示意图；

图3为本申请所提供的一种SOC***的快速唤醒方法的唤醒流程示意图；

图4为本申请所提供的一种SOC***的快速唤醒方法的DMA交互单元的交互示意。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语"如果"可以被解释成为"在……时"或"当……时"或"响应于确定"。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。本申请使用的术语“或”、“和/或”、“包括以下至少一个”等可被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本申请提供了一种快速唤醒的SOC***及快速唤醒方法，大大提高了低功耗休眠唤醒的效率。

本SOC***包括CPU中央处理器、休眠工作区外设模块与功耗控制模块。所述CPU中央处理器可通过总线配置功耗控制单元的寄存器；接收休眠指令或者唤醒指令，在接收到休眠指令后发出休眠信号。而休眠工作区外设模块在SOC***进入休眠工作状态时仍处于正常的工作状态，在接收到外部唤醒行为时，产生唤醒指令控制功耗管理单元。

所述功耗管理模块包括了寄存器配置单元、休眠控制单元、非易失性的存储模块交互单元、时钟低功耗交互单元、DMA交互单元，通过上述单元共同控制所述SOC***进入/退出低功耗状态。所述寄存器配置单元通过总线接收CPU中央处理器的配置信息，通过配置内部的寄存器控制所述功耗控制模块的低功耗行为，软件读取状态寄存器读取功耗管理模块的当前状态信息。所述休眠控制单元:休眠控制单元在接收到CPU中央处理器的休眠信号后控制SOC***进入低功耗状态，在接收到低功耗状态下工作的外设模块发出唤醒信号后控制SOC***退出低功耗状态

而DMA交互单元是快速唤醒的重要控制单元，DMA交互单元连接DMA控制器。在接收到休眠信号后，DMA交互单元通过DMA控制器将存储于存储模块的预加载程序搬运至指令缓存单元。而DMA控制器还能通过配置制定预加载程序的目的地址及程序大小，以满足多种类型的应用场景。

所述功耗管理单元还设置非易失性的存储模块交互单元，所述存储模块交互单元连接存储模块控制器，在接收到休眠信号后休眠控制单元通过存储模块交互单元控制存储模块关闭，在唤醒过程中开启非易失性的存储模块。在正常工作状态下，CPU中央处理器通过存储模块控制器读取存储模块存储的指令完成工作行为，CPU正常读取指令需要与闪存颗粒长时间控制时序的交互。

所述功耗管理单元还设置有时钟低功耗交互单元，所述时钟低功耗交互单元连接***时钟控制器，所述时钟低功耗交互单元通过所述***时钟控制器在进入低功耗状态或退出低功耗状态时控制整个SOC时钟***行为。在进入低功耗状态的过程中关闭***时钟节省功耗，在退出休眠工作模式的过程中打开***时钟，恢复***正常的工作模式。

上述SOC***通过合理设计低功耗的进入、退出机制，在退出低功耗工作状态的过程中CPU快速访问非易失性的存储模块指令程序，及时快速地响应唤醒行为。下面，对SOC***的快速唤醒方法进行详细说明。

如图2、3所示，本方法包括以下步骤：

步骤S1、接收休眠指令，CPU中央处理器发出休眠信号；功耗管理模块控制DMA交互单元根据DMA触发机制，将预加载程序搬运至指令缓存单元。CPU中央处理器接受软件WFI指令，发出休眠信号，在进入低功耗状态的过程中，功耗管理模块通过通用DMA控制器或者专用DMA控制器，指定预加载程序，即目标地址、程序大小，读取非易失性的存储模块中待执行的程序。只需执行单向DMA的读取操作，实现预加载程序的缓存，以便后续唤醒过程中CPU中央处理器的快速读取。

步骤S2、根据功耗管理模块与所述DMA交互单元的超时握手判断机制确定预加载程序搬运完成，所述SOC***进入低功耗状态。

功耗管理模块与所述DMA交互单元的超时握手判断机制，具体如图4所示，涉及到功耗管理单元中的DMA交互单元与DMA控制器的信号交互，判断机制是req-ack TIMEOUT的握手判断机制。休眠控制器不在乎预加载程序的长度和地址，由用户配置的DMA控制器通道指定，当DMA控制器接收到功耗管理模块发出的req请求信号时，DMA控制器每搬运一笔预加载程序至所述指令缓存单元，均会返回一ack确认信号至功耗管理单元；所述DMA控制完成所有搬运任务后，所述DMA交互单元内置的TIMEOUT超时计数器计数值与预设阈值比较，当所述超时计数器的计数值大于预设阈值时，就表示规定时间间隔内没有预期的预加载程序搬运事件发生，硬件可以判定DMA搬运行为完成则预加载程序搬运完成。随后清除TIMEOUT超时计数器的计数值，预加载操作完成后***进入低功耗状态。

在预加载程序搬运完成后，还包括以下步骤：

步骤S21、在存储交互单元通过存储模块控制器关闭存储模块，时钟低功耗交互单元通过***时钟控制器关闭***时钟，SOC***进入低功耗状态，从而有效降低整个SOC***的动态功耗和静态功耗。

步骤S3、在休眠工作区外设模块接收到唤醒指令后，CPU中央处理器读取指令缓存单元中的预加载程序，所述SOC***退出低功耗状态。

所述步骤S3中还包括以下步骤：

步骤S31、在休眠工作区外设模块接收到唤醒指令后，时钟低功耗交互单元通过所述***时钟控制器打开***时钟；

步骤S32、存储交互模块通过存储模块控制器为存储模块上电；在上电过程中，所述CPU中央处理器退出低功耗状态，读取指令缓存单元中的预加载程序，完成快速唤醒，所述SOC***退出低功耗状态。功耗管理模块在***时钟开启后，可选择性的重新对非易失性的存储模块单元上电，且不会等待闪存的上电时序完成或者上电预加载操作完成，可立即恢复到正常工作状态。在非易失性的存储模块上电恢复的过程中，CPU中央处理器可并行响应中断执行唤醒后的程序操作行为，无需切换指令映射地址，从非易失性的存储模块地址读取响应指令，通过缓存直接返回预加载程序，不会下发读取指令给非易失性的存储模块控制器，从而节省了处理器等待闪存恢复的时间，实现高效快速的唤醒恢复操作。

本申请中SOC***的快速唤醒的全部流程中，只有休眠工作区外设模块接收唤醒指令是由软件触发的，剩下的所有行为都是硬件自主完成，无需软件参与，大大提高了低功耗休眠唤醒的效率以及便于软件操作。

本申请提供了一种快速唤醒的SOC***及快速唤醒方法，当SOC***进入低功耗工作状态，在接收到唤醒信号后可快速唤醒SOC，在唤醒过程中CPU中央处理器快速读取指令缓存单元的预加载程序，让SOC***进入正常工作模式。该***及方法具有快速响应、低延迟的优点，有效的解决了***应用的实时性要求。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请中，对于相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述，一般只在第一次出现时进行详细描述，后面再重复出现时，为了简洁，一般未再重复阐述，在理解本申请技术方案等内容时，对于在后未详细描述的相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述等，可以参考其之前的相关详细描述。

在本申请中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本申请技术方案的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本申请记载的范围。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是用电设备或者网络设备等)执行本申请每个实施例的方法。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种快速唤醒的SOC***，其特征在于，包括CPU中央处理器、休眠工作区外设模块与功耗控制模块；

CPU中央处理器，通过总线配置功耗控制单元的寄存器；接收休眠指令或者唤醒指令，在接收到休眠指令后发出休眠信号；

休眠工作区外设模块，在接收到唤醒行为时发出唤醒指令；

功耗管理模块，包括DMA交互单元、休眠控制单元；DMA交互单元在接收到休眠信号后，将预加载程序搬运至指令缓存单元，所述休眠控制单元在接收到所述休眠信号时控制所述SOC***进入低功耗状态；

CPU中央处理器在接收到所述唤醒信号时，通过指令缓存单元读取预加载程序并发出唤醒信号，所述休眠控制单元控制所述SOC***退出低功耗状态。

2.如权利要求1所述的一种快速唤醒的SOC***，其特征在于，所述功耗管理单元还设置存储模块交互单元，所述存储模块交互单元连接存储模块控制器，在接收到休眠信号后休眠控制单元通过存储模块交互单元控制存储模块关闭；在正常工作状态下，CPU中央处理器通过存储模块控制器读取存储模块存储的指令完成工作行为。

3.如权利要求2所述的一种快速唤醒的SOC***，其特征在于：还设置有DMA控制器，所述DMA交互单元连接DMA控制器；DMA交互单元接收到休眠信号后，控制DMA控制器将存储模块存储的预加载程序搬运至指令缓存单元中。

4.如权利要求3所述的一种快速唤醒的SOC***，其特征在于：所述功耗管理模块还包括寄存器配置单元，所述寄存器配置单元通过总线接收CPU中央处理器的配置信息，配置寄存器控制所述功耗控制模块的低功耗行为。

5.如权利要求4所述的一种快速唤醒的SOC***，其特征在于：所述功耗管理单元还设置有时钟低功耗交互单元，所述时钟低功耗交互单元连接***时钟控制器，所述时钟低功耗交互单元通过所述***时钟控制器在进入低功耗状态或退出低功耗状态时控制整个SOC时钟***行为。

6.一种SOC***的快速唤醒方法，其特征在于，应用于如权利要求1～5任一所述的一种快速唤醒的SOC***，本方法包括以下步骤：

步骤S1、接收休眠指令，CPU中央处理器发出休眠信号；在接收到休眠信号后，功耗管理模块控制DMA交互单元根据DMA触发机制，将预加载程序搬运至指令缓存单元；

步骤S2、根据功耗管理模块与所述DMA交互单元的超时握手判断机制确定预加载程序搬运完成，所述SOC***进入低功耗状态；

步骤S3、在休眠工作区外设模块接收到唤醒指令后，CPU中央处理器读取指令缓存单元中的预加载程序，所述SOC***退出低功耗状态。

7.如权利要求2所述的一种SOC***的快速唤醒方法，其特征在于：功耗管理模块与所述DMA交互单元的超时握手判断机制，具体为，当DMA控制器接收到功耗管理模块发出的请求信号时，DMA控制器每搬运一笔预加载程序至所述指令缓存单元，均会返回一确认信号至功耗管理单元；所述DMA控制完成所有搬运任务后，所述DMA交互单元内置的超时计数器计数值与预设阈值比较，当所述超时计数器的计数值大于预设阈值时，则预加载程序搬运完成。

8.如权利要求7所述的一种SOC***的快速唤醒方法，其特征在于：所述步骤S3中还包括以下步骤：

步骤S31、在休眠工作区外设模块接收到唤醒指令后，时钟低功耗交互单元通过所述***时钟控制器打开***时钟；

步骤S32、存储交互模块通过存储模块控制器为存储模块上电；在上电过程中，所述CPU中央处理器退出低功耗状态，所述CPU中央处理器读取指令缓存单元中的预加载程序，完成快速唤醒，所述SOC***退出低功耗状态。

9.如权利要求7所述的一种SOC***的快速唤醒方法，其特征在于：所述步骤S2中，在预加载程序搬运完成后，还包括以下步骤：

步骤S21、在存储交互单元通过存储模块控制器关闭存储模块，时钟低功耗交互单元通过***时钟控制器关闭***时钟。

10.如权利要求6所述的一种SOC***的快速唤醒方法，其特征在于：所述预加载程序包括中断处理程序及唤醒后待处理程序。

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