【摘要】：科技的迅猛發(fā)展使得智能手機(jī)在人們生活中占據(jù)著重要地位,而人們對(duì)智能手機(jī)功能的需求促進(jìn)了手機(jī)基帶芯片技術(shù)的不斷革新。但是隨著芯片功能的強(qiáng)大,芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度越來越高,設(shè)計(jì)難度成倍提升,同時(shí)功耗問題很難得到控制,這些隨之而來的問題制約著基帶芯片技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此,降低芯片功耗以及基帶芯片本身的控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)成為了芯片開發(fā)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn),尤其是電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),由于其直接與功耗相關(guān)而顯得尤為重要。本文研究的內(nèi)容是圍繞英特爾公司的一款基帶芯片項(xiàng)目中新添加的模塊——統(tǒng)一處理器組(Unified Processor Cluster,UPC)子系統(tǒng)進(jìn)行的。UPC子系統(tǒng)是基帶芯片中為了提高其工作效率而加入的含處理器組子系統(tǒng),用于快速的數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)控制。本文通過對(duì)UPC子系統(tǒng)各個(gè)功能的分析,針對(duì)各個(gè)模塊的不同功能及對(duì)電源的需求,對(duì)其的電源域進(jìn)行了合理的劃分。并基于該劃分方法和相關(guān)模塊的工作原理,在現(xiàn)有的電源設(shè)計(jì)低功耗方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)UPC子系統(tǒng)中ARC處理器組內(nèi)部的系統(tǒng)級(jí)緩存(System Level Cache,SLC)控制單元的電源控制邏輯進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上,本文運(yùn)用了兩種不同的驗(yàn)證方法對(duì)UPC子系統(tǒng)整體的電源域控制單元進(jìn)行了全面的驗(yàn)證。通過基于C語言的定向驗(yàn)證用例,對(duì)UPC子系統(tǒng)的電源控制單元中的主要功能點(diǎn)進(jìn)行了高效的定向驗(yàn)證,該驗(yàn)證意在直接針對(duì)功能進(jìn)行驗(yàn)證,提高驗(yàn)證效率及功能覆蓋率。同時(shí),通過搭建通用驗(yàn)證方法學(xué)(Universal Verification Methodology,UVM)驗(yàn)證環(huán)境,對(duì)UPC電源控制單元的功能進(jìn)行了隨機(jī)驗(yàn)證,該驗(yàn)證意在通過隨機(jī)的驗(yàn)證激勵(lì),發(fā)現(xiàn)定向驗(yàn)證中難以覺察到的設(shè)計(jì)方案以及設(shè)計(jì)中存在的問題,使驗(yàn)證更加完善,驗(yàn)證結(jié)果更具說服力。本文中對(duì)UPC子系統(tǒng)整體電源域的劃分基于多種電源低功耗設(shè)計(jì)的方法,使UPC子系統(tǒng)的功耗達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,工程中的功耗指標(biāo)為120mW,實(shí)際結(jié)果比預(yù)期的功耗低了20mW左右。在對(duì)其中SLC控制邏輯的電源控制設(shè)計(jì)上,不僅滿足了UPC子系統(tǒng)功能本身的要求,還通過設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)控制電源,兩級(jí)狀態(tài)機(jī)間的握手進(jìn)行電源控制,延時(shí)控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)跳轉(zhuǎn)等方法,簡(jiǎn)化了部分復(fù)雜的控制邏輯,使控制結(jié)構(gòu)更加明晰。在驗(yàn)證上,通過C語言的定向驗(yàn)證,使得UPC電源控制功能覆蓋率達(dá)到100%。通過基于UVM的隨機(jī)驗(yàn)證,使得最終的代碼覆蓋率也達(dá)到了100%。兩種驗(yàn)證方法結(jié)合驗(yàn)證,使得設(shè)計(jì)更加符合功能需求。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN402
【圖文】：

相關(guān)的控制單元，圖 5.1 為該環(huán)境的基本結(jié)構(gòu)圖。圖中 Modem單元，UPC 的很多信號(hào)接口是直接與 Modem CU 相連的。在寄存器，可以通過配置這些寄存器，來產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)， UPC 子系統(tǒng)中來對(duì) UPC 子系統(tǒng)進(jìn)行控制。主要使用的控制寄中處理器核的啟動(dòng)控制，對(duì) UPC 存儲(chǔ)器或寄存器訪問時(shí)的 制斷電控制等。同時(shí)在 Modem CU 中還有表明 UPC 中 ARC狀態(tài)寄存器以及 DMI 請(qǐng)求應(yīng)答狀態(tài)的狀態(tài)寄存器。圖中還有ocessor，在該驗(yàn)證環(huán)境中，它并非是實(shí)際意義上 UPC 外部的理器功能的驗(yàn)證環(huán)境的一部分。由于當(dāng) UPC 電源關(guān)閉時(shí)，需odemCU 中的寄存器去觸發(fā) UPC 中處理器核的啟動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)，不能通過訪問 UPC 的寄存器來查看處理器的狀態(tài)，而是需于 Modem CU 中的鏡像狀態(tài)寄存器來查看狀態(tài)，此時(shí)r 來訪問 Modem CU。因此，C_Processor 不僅是驗(yàn)證環(huán)境中的到了狀態(tài)檢查器的作用。

和 DCCM 進(jìn)行加載。如果 force_to_run 設(shè)置為“1”，在處理器核復(fù)位釋放之后，硬件啟動(dòng)時(shí)，將會(huì)跳過通過 DMA 加載 ICCM 和 DCCM 這一步驟。圖5.3 功能驗(yàn)證結(jié)果圖 5.3 為以上用例的驗(yàn)證結(jié)果，電源控制功能驗(yàn)證全部通過。以 SLC 電源控制為例，對(duì)驗(yàn)證案例中的波形進(jìn)行分析，圖 5.4 至圖 5.7 均為 SLC 電源控制仿真。圖5.4 SLC 電源控制初次開啟電源波形如圖 5.4 所示，當(dāng)狀態(tài)信號(hào) BISR_DONE_FLAG_I 從“0”變?yōu)椤?”后，狀態(tài)從COLD_START_E 跳出來，并給出了電源開啟請(qǐng)求；在 SLC_PWR_STATUS_I 從“0”變?yōu)椤?”后，表示電源已經(jīng)開啟，SLC 狀態(tài)機(jī)進(jìn)入 POWER_ON_E 狀態(tài)。圖5.5 SLC 電源控制關(guān)閉電源波形如圖 5.5 所示，為 SLC 電源從開到關(guān)的狀態(tài)。可以看到在有 PD1_PD_REQ_I 這個(gè)斷電請(qǐng)求后狀態(tài)機(jī)跳轉(zhuǎn)

【參考文獻(xiàn)】

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1 曹榮祥;;試析手機(jī)基帶芯片的低功耗研究及設(shè)計(jì)[J];電子世界;2015年15期

2 秋攀;喬樹山;;SoC低功耗多電壓設(shè)計(jì)方法的研究進(jìn)展[J];半導(dǎo)體技術(shù);2015年03期

3 李鑫;鄧文治;;手機(jī)芯片的現(xiàn)狀及發(fā)展[J];電信網(wǎng)技術(shù);2014年04期

4 陶友龍;趙安璞;陳海波;;基于ARM Cortex-M3核的SoC架構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2012年08期

5 陳星;史再峰;姚素英;張之圣;;基于類定向測(cè)試的多制式視頻后處理芯片驗(yàn)證[J];計(jì)算機(jī)工程;2012年15期

6 唐輝;賈曉華;;基于ARM的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];電子技術(shù);2012年01期

7 董藝;;基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)問題[J];海南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年04期

8 胡東偉;梁宏明;陳杰;;移動(dòng)終端基帶芯片架構(gòu)概論[J];移動(dòng)通信;2009年08期

9 王錦山;;移動(dòng)終端基帶芯片設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J];移動(dòng)通信;2007年10期

10 張學(xué)軍;張孝林;;多模移動(dòng)終端芯片設(shè)計(jì)技術(shù)及多模終端發(fā)展現(xiàn)狀[J];移動(dòng)通信;2006年08期

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1 李密;藍(lán)牙芯片功耗管理單元（PMU）的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];東南大學(xué);2016年

2 王椿珊;基于低功耗優(yōu)化技術(shù)的16位MCU設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

3 王璐璐;數(shù)字電路功耗分析及優(yōu)化的研究[D];吉林大學(xué);2013年

4 楊崢嶸;手機(jī)基帶芯片中系統(tǒng)功耗控制模塊的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[D];西安電子科技大學(xué);2013年

5 楊康;一種高集成度的SoC片內(nèi)PMU的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2012年

6 于美;SOC低功耗設(shè)計(jì)方法研究[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2715702