CN111033437A - 多芯片集成功率管理解决方案 - Google Patents

Abstract

为了嵌入式设备的功率管理，示例装置(400)包括初级功率管理集成电路(PMIC)(402)以与嵌入式系统(110)通信以确定功率状态。初级PMIC(402)包括第一功率状态序列控制器(440)和第一电源控制器(470)。第一功率状态序列控制器(440)根据功率状态驱动第一电源控制器(470)。第一电源控制器(470)激活第一组轨(420)以将功率施加到嵌入式系统(110)。装置(400)包括次级PMIC(404)，次级PMIC(404)包括第二功率状态序列控制器(442)和第二电源控制器(472)。第二功率序列控制器(442)根据功率状态驱动第二电源控制器(472)。第二电源控制器(472)激活第二组轨(422)以将功率施加到嵌入式系统(110)。

Description

多芯片集成功率管理解决方案

技术领域

本申请总体涉及功率控制，并且更具体地涉及用于嵌入式系统中的集成功率管理的功率控制。

背景技术

一些嵌入式电子设备涉及外部电源以驱动嵌入式处理器和其它连接的电路。工业、个人电子器件、汽车应用和/或其它嵌入式解决方案可以从功率管理受益。功率管理集成电路是管理主机系统(诸如片上系统和/或其它嵌入式设备)的功率要求的片上系统设备上的集成电路或块。功率管理集成电路包括功率转换和/或功率控制功能以驱动设备，诸如移动电话、便携式媒体播放器、汽车和/或工业设备等，以减少电源和管理中涉及的空间。

发明内容

描述的示例包括用于嵌入式设备的功率管理的装置。该装置包括初级功率管理集成电路，该初级功率管理集成电路用于与嵌入式系统通信以确定功率状态。初级功率管理集成电路包括第一功率状态序列控制器和第一电源控制器。第一功率状态序列控制器根据功率状态驱动第一电源控制器。第一电源控制器激活第一组轨以将功率施加到嵌入式系统。该装置包括次级功率管理集成电路，该次级功率管理集成电路包括第二功率状态序列控制器和第二电源控制器。第二功率序列控制器根据由初级功率管理集成电路确定的功率状态驱动第二电源控制器。第二电源控制器激活第二组轨以将功率施加到嵌入式系统。该装置包括功率管理集成电路间接口，该功率管理集成电路间接口连接初级功率管理集成电路和次级功率管理集成电路，以使得能够在初级功率管理集成电路和次级功率管理集成电路之间交换与功率状态相关的信息，以根据功率状态控制次级功率管理集成电路与初级功率管理集成电路一起操作，以将功率施加到嵌入式系统，信息包括从指定功率状态的初级功率管理集成电路到次级功率管理集成电路的输入。

附图说明

图1A-图1C是用于嵌入式系统的示例功率管理配置的示意图。

图2是示例功率状态序列图。

图3是从第一状态到第二状态的多个功率管理电路的示例排序。

图4是包括主要或初级功率管理电路和一个或多个次级或随从功率管理电路的示例聚合功率管理装置的示意图。

图5是经连接以为可缩放处理器与片上系统供电的图4的装置的示例实施方式。

图6是用以将功率从聚合功率管理装置提供到嵌入式系统的示例数据流。

图7示出图4-图5的系统接口的示例实施方式。

图8是代表示例机器可读指令的流程图，该示例机器可读指令可以被执行以实施/操作示例系统接口，以指导和/或以其它方式控制图4-图5的功率管理电路为嵌入式设备供电。

图9是被构造为执行图8的示例机器可读指令以控制图7的示例系统接口的处理器平台的框图。

具体实施方式

附图不是按比例的。只要有可能，贯穿(一个或多个)附图和该描述使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。

一些电子设备(诸如嵌入式系统)具有特定功率要求。随着对以微控制器为中心的嵌入式系统的扩展的复杂性和功率需求，功率管理集成电路(PMIC)是优选电源解决方案，这是因为在占用面积和设备的数量两方面的较小的材料清单(BOM)以及嵌入式系统(例如，片上系统或SoC)等与PMIC之间的减少数量的输入/输出(I/O)引脚以响应于改变的系统状态。例如，PMIC也提供输出电压的可编程性、有限状态机(FSM)控制的功率排序和其它有效性、可操作性和可控性益处。

然而，当电路太大时，集成的PMIC也具有缺点。例如，增加的占用面积大小产生布局挑战、外部部件放置拥塞、热密度挑战和PMIC设计的增加的复杂性，这致使更高的成本。另外，如果系统的更简单的变体不需要来自PMIC的所有功率轨(或功率电平)，则该功能是从未用过的，但是添加系统成本和面积，因为存在所有功率轨。

当PMIC大小达到限制，需要多个PMIC以为大的嵌入式系统供电。这允许将热负载分散在更大的面积上，并且外部部件放置更容易。功率可以放置在系统的不同部分中的负载附近，并且可以根据高端、中端和低端配置的需要通过添加/移除独立PMIC调整功率轨的数量。然而，如果所有信号被路由到每个PMIC，则SoC和PMIC之间的I/O引脚的数量增加。另外，当需要复杂的多轨功率序列时，功率轨排序很难跨过多个PMIC进行编程。

在一些示例中，SoC/其它电路系统可以通过多于12个功率轨供电。此类系统具有多个操作功率状态以及其之间非常复杂的序列，非常复杂的序列必须被准确定时。一般系统的功率状态图可以根据一组功率状态(例如，1-N)、功率状态之间的转变、触发状态之间转变的条件、可能的错误条件、以及在错误条件的情况下的过程/序列来呈现，以维持系统的安全操作。表示相关联的状态图的完整的细节的信息量非常大，并且诸如将功率良好(PGOOD)状况指示链接到使能(EN)引脚的方法可以不一定能够实施所有需要的状态转变。

用可扩展数量的功率轨为以微控制器为中心的嵌入式系统供电当前需要很大数量的I/O或接口通道来完成，可扩展数量的功率轨当在各种功率状态之间通过时涉及同步的功率排序。一些解决方案可以是异步的，并且易于出现定时错误和系统不稳定。然而，本文描述的一些示例提供解决方案，该解决方案使得可缩放多芯片集成功率管理设备能够用同步的功率定序器为以微控制器为中心的嵌入式系统供电。本文描述的一些示例提供具有改进的定时控制和可缩放性的同步功率定序器，以使得能够方便系统扩展。一些示例提供跨过多个集成功率管理芯片和/或其它电路的同步FSM控制方案，同时减少硬件复杂性和成本并且为扩展提供可缩放性。本文描述的一些示例包括用于改进的操作和安全性的反馈机制。本文描述的一些示例提供具有在多芯片集成功率解决方案的主机器和嵌入式系统的微处理器之间的集中通信的主从控制方案。

例如，此类嵌入式系统可以从涉及使用多个PMIC的可缩放功率管理和具有功能安全要求的嵌入式系统的汽车和工业应用中的改进的电源控制受益。在一些示例中，具有预编程功率序列的PMIC被分配到系统的每个功率状态。在一些示例中，主PMIC仅将功率状态信息广播到相关联的从PMIC。可行接口通道被提供在具有错误检查的PMIC之间，以使得PMIC能够同时(或考虑到信号传输和/或处理延迟等而基本上同时)切换到相同的功率状态。

因此，本文描述的一些示例在多个PMIC之间提供简化通信，这使得能够与系统状态改变高速同步，并且对故障条件作出快速反应。一些示例使得能够用嵌入式系统的可缩放变体减少系统硬件改变。一些示例帮助促进减少或消除处理器和系统中的每个功率轨之间的复杂控制软件程序。一些示例在协议中内置错误检查，以使得系统能够实现更高的安全目标。

如图1A的示例中所示，用于系统100的分立解决方案包括连接到嵌入式系统110的PMIC 102-108。每个PMIC 102-108具有与嵌入式系统100交互的其自己的控制信号，包括为嵌入式系统100的部分供电的其自己的输出电压(Vout)120-126。相比之下，图1B提供集成PMIC解决方案130，集成PMIC解决方案130包括连接到嵌入式系统110的单个PMIC 140。单个PMIC 140仅利用单组控制输入144提供输出电压142。

图1C示出具有连接到嵌入式系统110的PMIC 160、162的示例多个集成PMIC解决方案150。每个PMIC 160、162包括一组控制输入170、172以及电压输出(Vout)174、176，以为嵌入式系统110供电。因此，当PMIC大小达到限制时，多个PMIC 160、162用于为大的嵌入式系统110供电，并且将热负载分散到更大面积上。例如，功率可以被放置在嵌入式系统110的不同部分中的负载附近，并且针对高端、中端和低端配置，可以通过添加和/或移除PMIC 160、162调整功率轨。然而，如果所有信号被路由到每个IC 160、162，则嵌入式系统100(例如片上系统等)和PMIC 160、162之间的I/O引脚的数量增加。另外，功率轨排序很难跨过具有复杂多轨功率序列的多个PMIC 160、162进行编程。

图2是指示一组功率状态1-N和功率状态之间的转变的示例状态图200(例如，有限状态机)。某些条件触发状态之间的转变。例如，第一状态202具有由信号列表、内部条件列表等指定的某个(或某些)退出条件，以从第一状态202转变到第二状态204。从第二状态204，由信号列表、内部条件列表等指定的第一退出条件将功率状态从第二状态204转变到第三状态206。由信号列表、内部条件列表等指定的第二退出条件将功率状态从第二状态204转变到第n状态208。状态202-208中的任一个可以基于包括关于PGOOD的超时、热错误、电流、电压等的一个或多个错误条件，转变到错误状态210。因此，(一个或多个)错误条件触发状态图200中的过程/序列，以将状态的安全操作维持在错误或安全状态210。状态202-210也可以转变到关状态212，如图2的示例中所示。

在本文描述的一些示例中，功率状态202-208可以被排序以使不同的电压在线以为设备供电。如下面另外描述的，在一些示例中，可以经由状态机200通过同步功率循环保护嵌入式设备。在一些示例中，嵌入式设备不知道PMIC根据有限状态机200的同步功率循环。

图3示出多个PMIC 302、304、306的示例排序300，其中嵌入式系统110从第一状态310到第二状态312。如图3的示例中所示的，嵌入式系统110触发320第一PMIC 302，第一PMIC 302具有连322到第一PMIC 302的使能输入的其PGOOD输出中的第一PGOOD输出。PMIC302的第二PGOOD输出激活324第二PMIC 304。来自第二PMIC 304的PGOOD输出激活326第三PMIC 306，并且来自第三PMIC 306的PGOOD输出为第一PMIC 302提供328使能输入。因此，在第一状态310中，PMIC 302-306使用独立使能信号，并且调节器使用依次连接到下一个PMIC302-306的使能输入的一个PMIC302-306的PGOOD输出链接。

然而，在嵌入式系统100(例如，SoC等)关闭的(一个或多个)低功率状态中，序列300也许不能对嵌入式系统110实施功率管理控制。再者，单独定序器增加系统大小和成本，并且大量功率轨需要许多引脚以控制轨。另外，使用使能信号使系统不知道在序列期间发生的错误。使用链接的PMIC调节器302-306，可以实施简单序列，但是分支或条件序列难以实施，并且可以需要外部粘合逻辑进行促进。例如，使用监测PGOOD和/或输出电压的定序器控制轨涉及来自定序器的大量I/O引脚。例如，在具有大量I/O引脚的情况下，出现增加的占用面积、更多控制消息、嵌入式系统110上的更多负载和更多的失败机会。

在示例状态2 312中，嵌入式系统110激活或打开330PMIC 302，PMIC302经由PMIC302的PGOOD输出激活332PMIC 304。PMIC 306基于PMIC304的PGOOD输出被激活334。例如，PMIC 306的PGOOD输出反馈到PMIC302的使能输入中。

因此，功率状态可以指PMIC或PMIC系统中的开/关功能的组合。根据功率状态，PMIC的一些或所有功率调节器可以为开(活动)或关。例如，在低功率状态下，一些调节器是关的，而在激活状态下，所有调节器是开的。每个功率状态与某些电压和某个处理器状态相关联，以执行处理器的功能中的所有、一部分或不执行处理器的功能。如图3的示例中所示，每个PMIC302-306与嵌入式系统110单独通信。然后，每个PMIC 302-306需要其自己的接口以与嵌入式系统110通信，并且保存指令、配置等，用于与嵌入式系统110交互。例如，在多个PMIC 302-306与相同的嵌入式系统通信且从相同的嵌入式系统接收指令的情况下，这样的配置涉及大量的资源使用、基础设施的建立、以及失败机会。

代替地，一些示例提供形成聚合PMIC的多个同步集成PMIC，由相关联的SoC或其它嵌入式系统将聚合PMIC视为单个有效PMIC。使用集成PMIC，在形成聚合PMIC的主要PMIC和一个或多个随从PMIC之间共享功率状态信息。集成控制方案允许主要PMIC与嵌入式系统接口连接，并且经由集成接口在随从PMIC之间协调，而包括的每个PMIC根据功率状态将功率提供到嵌入式系统。

使用集成控制方案，嵌入式系统经由单个接口与单个PMIC交互，而不管一个、两个、五个、十个、二十个等PMIC是否将功率提供到嵌入式系统。从嵌入式系统的视角看，单个PMIC充当初级PMIC，并且其它连接的PMIC被看作由初级PMIC掩蔽的次级PMIC，使得嵌入式系统认为其仅与一个PMIC交互。聚合PMIC可以经由从主要PMIC取得方向的随从PMIC支持功率状态以及功率状态之间的复杂转变。聚合的集成的一组PMIC对于主机嵌入式系统是透明的，允许将功率管理功能分成任何期望数量的更小的PMIC，同时使得所有连接的PMIC能够完全同步操作。所聚合的控制方案支持在嵌入式系统的故障容错时间内对嵌入式系统的诊断和功能安全监测，并且不需要外部定序器或粘合逻辑。因此，一些示例实现可以针对处理器系列的高端/中端/低端变体被优化和/或以其它方式改进的电路、控制和相关联的功率解决方案，以用于成本和大小缩放等。

图4示出包括主要或初级PMIC 402和一个或多个随从或次级PMIC 404、406的示例聚合PMIC系统400。系统接口410将主要PMIC 402与嵌入式系统110(例如，SoC、其它处理器电路等)连接。电压轨420-424将所有PMIC402、404、406连接到嵌入式系统110。PMIC间接口430将随从PMIC 404、406连接到主要PMIC 402并且将随从PMIC 404、406连接到彼此，用于数据、指令、状态信息和/或其它消息等的双向交换。

初级或主要PMIC 402包括功率状态序列控制器440，功率状态序列控制器440监测功率状态和嵌入式系统110操作、设定、状态等，并且根据集成功率状态控制方案控制聚合PMIC 400。功率状态序列控制器440与信号仲裁逻辑445一起工作，以给来自嵌入式系统110的传入信号(例如，功率状态控制信号诸如激活信号、睡眠信号、复位信号、错误跟踪信号等)排出优先级和/或以其它方式计量来自嵌入式系统110的传入信号。随从或次级PMIC404-406也包括功率状态序列控制器442、444，以诸如根据来自初级PMIC 402的指令执行功率状态序列。功率状态序列控制器440-444根据存储在相应存储器450-454中的功率状态序列配置操作。每个PMIC 402-406包括通信接口460-464，以经由PMIC间接口430与集成组中的其它PMIC 404-406通信，以发送和接收功率状态信息等。每个PMIC 402-406包括电源控制器470-474，电源控制器470-474控制和监测与每个相应的PMIC 402-406相关联的输出电压轨420-424，以向嵌入式系统110的所有或一部分施加电源电压。例如，电源控制器470-474使用经由相应的接口460-464传达的和/或存储在相应的存储器450-454中的信息与相应的功率状态序列控制器440-444一起工作，以根据功率状态和/或其它指令控制和监测相应的PMIC的输出轨420-424，以将功率提供到系统110。例如，每个PMIC 402-406可以作为聚合PMIC彼此合作操作，并且/或者可以单独操作，而不考虑其它设备402-406。

初级PMIC 402控制主机系统接口410，并且使用PMIC间通信接口430，收集功率状态信息并且将功率状态信息分布到连接的PMIC 404、406。例如，初级PMIC 402也监测由部件PMIC 404-406报告的错误，并且经由系统接口410将错误信息输送到嵌入式系统110。在初级PMIC 402处同步功率状态信息避免必须在PMIC 404-406之间传达关于每个调节器的定时和操作的详细信息，使得实施稳健和简单。因为在PMIC 402-406之间且在PMIC 402-406和嵌入式系统110之间传输更少的数据，所以聚合PMIC足够快地操作以满足功能安全系统的故障容错时间。

图4的示例系统/装置配置400独自或结合一个或多个次级或随从PMIC404、406提供具有主要或初级PMIC 402的可缩放功率管理解决方案，以经由使用功率状态同步管理的恒定系统接口410将功率提供到嵌入式系统110。系统接口410在SoC和/或其它嵌入式系统110与主要PMIC 402之间提供稳定的、恒定的通信，用于功率管理和递送。例如，每个PMIC402-406经由相应的功率状态序列控制器440-444、功率状态序列配置存储器450-454、通信接口470-474和电源控制器470-474包括其自己的功率调节、内部排序和监测。PMIC间接口430使得在PMIC 402-406之间的功率状态信息能够同步。

使用这样的复合或聚合PMIC 400，当功率解决方案被缩放(例如，添加或移除次级PMIC 404-406等)时，没有发生对系统接口410或相关联的软件的改变。次级PMIC 404-406被初级PMIC 402掩蔽，使得在一些示例中，嵌入式系统110可以仅与初级PMIC 402通信，而不管次级PMIC 404-406是否与初级PMIC 402连接或多少次级PMIC 404-406与初级PMIC402连接。因此，功率管理部件404-406可以根据嵌入式系统110的功率电平要求容易地添加或移除。在一些示例中，PMIC间接口430是低宽带互连，提供最小的消息传递以同步PMIC402-406。可替代地或附加地，例如，系统接口410提供低带宽互连，以在嵌入式系统110和主要PMIC 402之间输送功率需要和/或其它控制和/或错误信息。例如，每个独立PMIC 402-406能够独立式操作，并且聚合提供可缩放的功能的安全功率系统400。

一些示例结合被组织为对嵌入式系统110表现为单个PMIC 400的多个PMIC 402-406提供有限状态控制方案。系统状态、睡眠和唤醒控制信号在嵌入式系统110和PMIC装置/设备400之间传达。信息由初级PMIC 402编译，并且功率状态信息经由接口430(例如，系统功率管理接口(SPMI)通信总线等)同步传达到附接的随从PMIC 404-406。错误可以被报告回到嵌入式系统110。通过PMIC间通信的内置诊断和功能安全监测协议，图4的控制方案使得嵌入式系统110能够在系统110的故障容错时间内响应于电源故障条件。这使得装置400及其嵌入式系统110能够把用于汽车应用的汽车安全完整性等级D(ASIL-D)安全等级、用于工业应用的安全完整性等级三(SIL-3)等作为目标。

在一些示例中，可以通过来自每个PMIC设备402-406的少至两个数字输入/输出引脚实施PMIC间通信。引脚可以包括从主PMIC 402到所有随从PMIC 404-406的时钟引脚(SCLK引脚)。引脚可以包括使得能够在主PMIC402和随从PMIC 404-406之间进行双向数据传送的数据引脚(SDATA引脚)。数据引脚信号允许主PMIC 402将系统的状态(活动、睡眠、待机、安全、关等)传达到随从PMIC 404-406，并且从(一个或多个)随从PMIC 404-406接收确认和错误检查(例如，循环冗余检查(CRC)等)信息。数据引脚信号也允许随从PMIC 404-406将错误条件传达到主PMIC 402。如果在功率排序的执行期间发生错误，则错误信号通知主PMIC 402采取行动。上面接口引脚的数量和描述仅示出一个示例实施方式。可以用其它接口实现相同的功能。

图5示出经连接以为可缩放处理器与片上系统(SoC)510供电的装置400的示例实施方式。如图5的示例所示，外部输入505加电、唤醒或以其它方式使能初级PMIC 402。外部输入505(例如，来自电源、控制器等的外部硬件输入)为PMIC 402加电，以将可缩放处理器/SoC 510设定为初始上电状态，并且开始从初级PMIC 402对(一个或多个)次级PMIC 404-406加电的过程，以将功率提供到可缩放处理器/SoC 510。例如，初级PMIC 402可以开始在初始上电状态下与可缩放处理器/SoC 510通信，并且在向可缩放处理器/SoC 510查询功率状态信息之前，次级PMIC 404-406被供电和/或可以等待次级PMIC404-406的上电。

可缩放处理器/SoC 510经由系统接口410将功率状态控制信号(诸如激活信号、睡眠信号、复位信号、错误跟踪信号等)提供到初级PMIC 402。信号仲裁逻辑445在初级PMIC402处接收和处理功率状态控制信号。信号仲裁逻辑445确定功率状态和/或(一个或多个)所接收的控制信号(和/或对应的指令)对当前功率状态的影响，并且将逻辑的结果提供到功率状态序列控制器440。功率状态序列控制器440为初级PMIC 402的输出电源轨控制器470生成有效功率状态，并且也在PMIC间接口430上将同步系统功率状态数据提供到次级PMIC 404、406(例如，根据功率序列状态机，诸如图2的示例的有限状态机200)。来自非易失性存储器450的排序和功率状态配置信息可以被提供到输出电源轨控制器470以基于来自控制器440的功率状态数据驱动电压轨输出420。例如，功率状态序列可以根据期望的功率状态触发轨组420-424的激活，以为可缩放处理器/SoC 510的所有或一部分供电。例如，如果在输出中发生错误，则输出电源控制器470为功率状态序列控制器440生成电源错误。

每个次级PMIC 404-406经由其通信接口462-464接收同步功率状态数据，并且将数据提供到其相应的功率状态序列控制器442-444。例如，通信接口462-464从初级PMIC402接收功率状态和/或序列指示，以用其对应的功率状态序列控制器442-444利用其状态机200的副本。每个功率状态序列控制器442-444为相应的输出电源轨控制器472-474生成有效功率状态，以驱动相应的电压轨输出422-424。基于有效功率状态，例如，从存储在存储器452-454中的排序和功率状态配置检索电源配置。例如，电源错误可以被提供回到功率状态序列控制器442-444，并且可以由次级PMIC 404-406经由接口430将错误反馈提供到初级PMIC 402的功率状态序列控制器440。

图6示出在嵌入式系统110、初级PMIC 402和次级PMIC 404、406之间的示例数据流600，以将来自聚合PMIC 402-406的功率提供到嵌入式系统110。在602处，外部信号(例如，外部硬件、固件等)使能或激活初级PMIC402(例如，处于初始功率状态等)。例如，初始功率状态将功率提供到初级PMIC 402，并且允许其开始嵌入式系统110的初始上电，以使得嵌入式系统110能够响应于初级PMIC 402。在604处，初级PMIC 402查询或唤醒嵌入式系统110，以接收功率状态信息。例如，嵌入式系统110的初始上电允许嵌入式系统110接收和处理来自初级PMIC 402的查询和/或其它消息，并且作出响应。在606处，嵌入式系统110将更新的功率状态信息提供到初级PMIC 402。例如，可以处于初始上电状态的嵌入式系统110可以将功率状态改变请求提供到初级PMIC 402，以将提供到嵌入式系统110的功率调整为超过初始上电状态。在608和610处，初级PMIC 402将功率状态信息分别传达到次级PMIC404、406。

在612-616处，初级PMIC 402和次级PMIC 404-406同时(或考虑到数据传输和处理器执行延迟等而基本上同时)将其自身配置为新功率状态(例如，根据在其NVW 450-454中编程的排序和功率状态配置)，并且同步执行功率序列，以转变到新功率状态。在618-620处，次级PMIC 404-406可以将关于功率状态配置的状况和电压轨输出监测结果的反馈提供到初级PMIC402。在622处，初级PMIC 402可以将关于功率状态配置的状况和电压轨输出监测结果的反馈提供到嵌入式系统110。例如，数据流可以继续进行由嵌入式系统110提供到初级PMIC 402的附加功率状态控制信息606。

图7示出上面结合图4-图5描述的系统接口410的示例实施方式。示例系统接口410可以被实施为嵌入式系统110的一部分，实施为PMIC 402的一部分和/或实施为嵌入式系统110和初级PMIC 402之间的单独的电路。如图7的示例中所示，系统接口410包括嵌入式系统接口702、PMIC接口704和功率模式确定器706。

嵌入式系统接口702连接到嵌入式系统110和/或与嵌入式系统110合并，并且促进与嵌入式系统110进行控制信号、反馈、错误通知、设定等的交换。类似地，PMIC接口704连接到初级PMIC 402和/或与初级PMIC 402合并，并且促进与初级PMIC 402进行控制信号、反馈、错误通知、设定等的交换。例如，功率模式确定器706可以合并到初级PMIC 402、嵌入式系统110中或实施为连接嵌入式系统110和初级PMIC 402的单独嵌入式系统接口702电路。因此，系统接口410利用嵌入式系统接口702和PMIC接口704在嵌入式系统110和初级PMIC402之间交换命令、反馈、错误信号、设定数据和/或其它控制信号(例如，活动、睡眠、复位、错误、功率电平等)。

功率模式确定器706从嵌入式系统110得到输入(例如，功率控制信号等)和/或从初级PMIC 402得到输入(例如，功率状态和/或其它操作反馈、错误代码等)，并且确定用于聚合PMIC 400的期望的功率状态或模式，以支持嵌入式系统110(例如，开、关、低功率、高功率、睡眠等)。例如，功率模式信息可以经由系统接口410在嵌入式系统110和初级PMIC 402之间中继。

在一些示例中，嵌入式系统110可以基于期望的功率状态或电平设定寄存器的位。在此类示例中，系统接口410的功率模式确定器706读取存储在寄存器中的值，以确定功率状态或输出功率电平，以指导初级PMIC 402。例如，寄存器可以位于嵌入式系统110中和/或示例系统接口410中。

虽然图4-图7中示出装置400的示例实施方式，但是图4-图7中示出的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以以任何其它方式组合、划分、重新布置、省略、消除和/或实施。另外，嵌入式系统110、PMIC 402-406、系统接口410、电压轨420-424、PMIC间接口430、功率状态序列控制器440-444、信号仲裁逻辑445、功率状态序列配置存储器450-454、通信接口460-464、电源控制器470、嵌入式系统接口702、PMIC接口704、功率模式确定器706和/或更一般地图4-图7的PMIC装置400可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合实施。因此，例如，嵌入式系统110、PMIC402-406、系统接口410、电压轨420-424、PMIC间接口430、功率状态序列控制器440-444、信号仲裁逻辑445、功率状态序列配置存储器450-454、通信接口460-464、电源控制器470、嵌入式系统接口702、PMIC接口704、功率模式确定器706和/或更一般地图4-图7的PMIC装置400中的任一个可以通过(一个或多个)模拟或数字电路、逻辑电路、(一个或多个)可编程处理器、(一个或多个)专用集成电路(ASIC)、(一个或多个)可编程逻辑设备(PLD)和/或(一个或多个)现场可编程逻辑设备(FPLD)实施。在一些示例中，嵌入式系统110、PMIC 402-406、系统接口410、电压轨420-424、PMIC间接口430、功率状态序列控制器440-444、信号仲裁逻辑445、功率状态序列配置存储器450-454、通信接口460-464、电源控制器470、嵌入式系统接口702、PMIC接口704、功率模式确定器706和/或更一般地图4-图7的PMIC装置400中的至少一个可以包括非暂态计算机可读存储设备或存储盘，诸如存储器、数字多功能盘(DVD)、光盘(CD)、蓝光盘等，非暂态计算机可读存储设备或存储盘包括软件和/或固件。另外，嵌入式系统110、PMIC 402-406、系统接口410、电压轨420-424、PMIC间接口430、功率状态序列控制器440-444、信号仲裁逻辑445、功率状态序列配置存储器450-454、通信接口460-464、电源控制器470、嵌入式系统接口702、PMIC接口704、功率模式确定器706和/或更一般地图4-图7的PMIC装置400可以包括除了图4-图7中所示的那些之外的或代替图4-图7中所示的那些的一个或多个元件、过程和/或设备，并且/或者可以包括不止一个的任一或所有所示元件、过程和设备。

图8中示出代表用于实施图4-图7的聚合PMIC装置400、对图4-图7的聚合PMIC装置400进行编程和/或控制图4-图7的聚合PMIC装置400(例如，经由示例系统接口410等)的示例机器可读指令的流程图。在该示例中，机器可读指令包括用于由处理器(诸如下面结合图9描述的示例处理器平台900中所示的处理器918)执行的程序。程序可以被体现在存储在非暂态计算机可读存储介质(诸如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘、闪速驱动器或与处理器912相关联的存储器)上的软件中，但是整个程序和/或其部分可以替代地由除了处理器912之外的设备执行和/或被体现在固件或专用硬件中。另外，虽然参考图8中示出的流程图描述示例程序，但是可以替代地使用实施聚合PMIC装置400、对聚合PMIC装置400进行编程和/或控制聚合PMIC装置400的许多其它方法。例如，框的执行的次序可以被改变，并且/或者描述的框中的一些可以被改变、消除或组合。附加地或替代地，可以由一个或多个硬件电路(例如，分立和/或集成模拟和/或数字电路、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)实施框中的任一个或全部，该一个或多个硬件电路被构造成实行对应的操作，而不执行软件或固件。

如上所述，图8的示例过程可以使用存储在非暂态计算机和/或机器可读介质(诸如硬盘驱动器、闪速存储器、只读存储器、光盘、数字多功能盘、高速缓存、随机存取存储器和/或信息被存储任何持续时间(例如，延长的时间段、永久、短时、用于临时缓冲和/或用于信息的高速缓存)的任何其它存储设备或存储盘)上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)实施。术语非暂态计算机可读介质可以包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且可以排除传播的信号和传输介质。

图8是代表示例机器可读指令的示例流程图800，示例机器可读指令可以被执行以实施和/或操作示例系统接口410，以控制图4-图7的示例PMIC装置400以为嵌入式系统110供电。虽然结合图4-图7的示例装置400描述图8的指令，但是示例指令可以由任何接口电路利用以指导和/或控制功率管理电路为嵌入式设备供电。

在框802处，在初级PMIC 402和嵌入式系统110之间建立通信，并且等待输入信号。例如，系统接口410和/或其它连接505促进将激活信号、加电信号、使能信号和/或其它初始化信号从外部资源(例如，电源、外部控制器和/或其它外部硬件等)传输到初级PMIC 402，以使得PMIC 402能够将功率提供到嵌入式系统110。接收的控制信号可以由信号仲裁逻辑445处理，并且多个信号可以由信号仲裁逻辑445仲裁，以确定哪个控制信号接收优先级以控制PMIC 402-406。作为建立通信的一部分，初级PMIC 402(初级PMIC 402可以经由外部源使能)可以在嵌入式系统110处提供初始上电状态，以允许嵌入式系统110经由系统接口410与初级PMIC 402通信。例如，该初始上电电平可以是当初级PMIC 402被使能602时初级PMIC402的默认模式或状态。在嵌入式系统110具有初始功率电平之后，例如，可以由嵌入式系统110向初级PMIC 402请求功率状态的改变。

在框804处，由初级PMIC 402确定被提供到嵌入式系统110的功率。例如，PMIC 402(例如，经由系统接口410的功率模式确定器706等)评估来自嵌入式系统110的功率状态控制信息，以确定用于PMIC 402-406的期望的和/或其它目标功率状态，以驱动电压轨420-424为嵌入式系统110供电。

在框806处，初级PMIC 402被配置有电源配置，以基于预定义功率序列的选择适应来自嵌入式系统110对期望的功率状态的功率请求。例如，基于来自初级PMIC 402的功率状态序列控制器440的所确定的功率状态，从存储器450检索功率序列或其它电源配置，以将输出电源轨控制器470配置为驱动(一个或多个)电压轨420以将功率提供到嵌入式系统110。

在框808处，由初级PMIC 402将功率状态信息广播到次级PMIC 404-406。例如，初级PMIC 402利用PMIC间接口总线430将来自初级PMIC 402的功率状态数据提供到次级PMIC404-406。因此，例如，初级PMIC 402与嵌入式系统110接口连接且通信，而次级PMIC 404-406从初级PMIC 402接收信息，但是仍然有助于为嵌入式系统110供电。

在框810处，通过与PMIC 402-406相关联的(一个或多个)电源的电压输出被触发以向嵌入式系统110提供功率。例如，根据由功率状态序列控制器440-444指定的功率状态和相关联的序列以及存储器450-454中的功率状态序列配置触发输出功率控制器470-474。

在框812处，确定PMIC 402-406的功率操作中的错误。相应地，初级和次级PMIC402-406中的一个或多个确定在其相应功率操作中是否存在错误。例如，与请求的或期望的输出相比，输出电源轨控制器470-474可以评估相应电压轨420-424上的有效功率输出。例如，功率状态序列控制器440-444可以评估功率状态转变、期望的功率状态等，以识别错误。例如，通信接口460-464可以识别关于接口430和PMIC 402-406的通信的错误。

在框814处，如果检测到错误，则错误反馈被发送到PMIC 402。因此，初级PMIC 402具有其自己的反馈，并且来自次级PMIC 404-406的错误反馈被发送到初级PMIC 402，用于分析、传播、修复、调整、修改等。例如，初级PMIC 402及其功率状态序列控制器440可以收集、处理和/或以其它方式组织来自PMIC 402-406的反馈，以响应于反馈和/或将反馈提供到嵌入式系统110。

在框816处，由初级PMIC 402确定功率状态的改变。例如，错误反馈可以触发功率状态和/或其它配置设定的调整。替代地或附加地，嵌入式系统110可以将更新的功率控制信号传输到初级PMIC 402。如果识别到功率状态的改变(例如，经由系统接口410从嵌入式系统110到初级PMIC 402的新/更新的信号等)，则控制回到框804，以基于功率状态的改变确定更新的电源配置。

因此，一些示例将灵活的功率提供到多种嵌入式应用和/或其它处理器。一些示例基于连接的设备和系统配置等实现可缩放功率和状态排序。一些示例由一个或多个PMIC通过存储在存储器中的功率状态排序和其它配置且响应于来自嵌入式设备的(一个或多个)控制信号实现自适应功率管理。一些示例提供复合或聚合有效PMIC，提供传统上与分立功率调节器集成电路(其需要更多附加专用电路，用于参考、调节、比较、粘合逻辑等)相关联的可缩放性和灵活性的PMIC益处。

在一些示例中，初级PMIC 402经由接口410从嵌入式系统110接收控制信号，并且使用单个使能信号经由功率状态、存储的配置信息和PMIC间接口中继器430用排序生成电源域。可以调节输出电压和电流，并且独立随从PMIC 404-406可以根据功率要求、设定等使能或禁用。

在一些示例中，高度集成的PMIC 402-406减少占据的电路板空间，并且相关联的高切换频率进一步减少外部部件大小。功率状态排序和输出电压可以基于初级和次级PMIC402-406的聚合，经由初级PMIC 402完全可配置。功率可以被缩放和应用于脉冲频率调制(PFM)和/或脉冲宽度调制(PWM)，以在宽输出电流(Iout)范围内实现高效率。另外，对输出电压/电流的稳健监测帮助减轻故障。应用可以包括信息娱乐、平视显示器/头部单元、仪表组、远程信息处理、雷达等。

例如，PMIC 402-406可以在开关转换器(例如，降压转换器、双降压转换器、具有双低压差调节器的双降压转换器等)等中实施，以用于汽车应用中，以逐步降低从其输入(电源)到其输出(负载)的电压(并且对应地逐步提高电流)。转换器PMIC 402-406可以驱动嵌入式处理器、SoC等，以为汽车信息娱乐设备(例如，触摸屏显示器、蓝牙^TM智能电话接口等)、汽车仪表组、汽车平视显示器、汽车通用串行总线(USB)充电器等的低电压(例如，3.3V、5V等)操作提供功率、精确电压调节等。根据多个有源汽车系统(例如，媒体播放器、后视相机、触摸屏显示器、USB充电器、照明仪表板等)，一个或多个次级PMIC 404-406可以被激活以支持初级PMIC 402将功率递送到车辆系统。

PMIC 402-406用作聚合或“黑盒”功率管理装置400，对嵌入式设备110表现为单个PMIC。例如，每个PMIC 402-406可以包括电池管理、电压调节和充电功能。PMIC 402-406可以包括直流(DC)到DC转换器，以允许动态电压缩放。例如，PMIC 402-406可以与动态频率缩放集成，以提供动态电压和频率缩放(DVFS)。例如，PMIC 402-406可以包括与备用电池协作的低压差调节器(LDO)和实时时钟(RTC)。例如，PMIC 402-406可以使用脉冲频率调制(PFM)和脉冲宽度调制(PWM)，并且可以包括开关放大器(例如，D类电子放大器等)。此类功率管理也可以被应用于个人电子器件、工业自动化、传感器融合系统等。

图9是能够执行图8的指令以实施图4-图7的示例系统接口410和/或示例装置400的其它部分的示例处理器平台900的框图。处理器平台900可以是例如服务器、个人计算机、移动设备(例如，手机、智能电话、平板电脑诸如ipad^TM)、个人数字助理(PDA)、因特网装置、DVD播放器、CD播放器、数字视频记录机、蓝光播放器、游戏机、个人视频记录机、机顶盒、汽车微控制器单元(MCU)、工业控制单元或任何其它类型的计算设备。

所示示例的处理器平台900包括处理器912。所示示例的处理器912是硬件。例如，处理器912可以由来自任何期望系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器实施。硬件处理器可以是基于半导体(例如，基于硅)的设备。在该示例中，处理器实施示例系统接口410。

所示示例的处理器912包括本地存储器913(例如，高速缓存)。所示示例的处理器912经由总线918与包括易失性存储器914和非易失性存储器916的主要存储器通信。易失性存储器914可以通过同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其它类型的随机存取存储器设备实施。非易失性存储器916可以通过闪速存储器和/或任何其它期望类型的存储器设备实施。由存储器控制器控制对主存储器914、916的访问。

所示示例的处理器平台900也包括接口电路920。接口电路920可以通过任何类型的接口标准(诸如以太网接口、通用串行总线(USB)和/或PCI express接口)实施。

在所示示例中，一个或多个输入设备922连接到接口电路920。(一个或多个)输入设备922准许用户将数据和/或命令输入到处理器912中。(一个或多个)输入设备可以通过例如音频传感器、麦克风、相机(静止或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、跟踪板、轨迹球、等点鼠标和/或语音辨识系统实施。

一个或多个输出设备924也连接到所示示例的接口电路920。输出设备924可以例如通过显示设备(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出设备、打印机和/或扬声器)实施。因此，所示示例的接口电路920通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片和/或图形驱动器处理器。

所示示例的接口电路920也包括通信设备诸如发射器、接收器、收发器、调制解调器和/或网络接口卡，以促进经由网络926(例如，以太网连接、数字订户线(DSL)、电话线、同轴线缆、蜂窝电话系统等)与外部机器(例如，任何种类的计算设备)进行数据交换。

所示示例的处理器平台900也包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量存储设备928。此类大容量存储设备928的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器盘、光盘驱动器、蓝光盘驱动器、RAID系统、闪盘驱动器和数字多功能盘(DVD)驱动器。

图8的编码指令932可以被存储在大容量存储设备928中、在易失性存储器914中、在非易失性存储器916中、和/或在可移除有形计算机可读存储介质(诸如CD或DVD)上。

相应地，本文描述了示例方法、装置和制品，这些示例方法、装置和制品提供经由总线连接且触发以将同步功率提供到嵌入式处理器、SoC和/或其它嵌入式系统的功率管理集成电路。一些示例减少与嵌入式系统的通信，或使与嵌入式系统的通信最小化，并且提供PMIC的集中控制和配置，同时呈现与嵌入式系统的单个连接点。常规方法需要PMIC和嵌入式系统之间的独立连接以及彼此不协调或不通信的独立PMIC。本文描述的示例提供与嵌入式系统通信并且协调一个或多个次级PMIC以将功率同步提供到嵌入式系统的初级PMIC。

在权利要求的范围内，在所描述的实施例中修改是可能的，并且其它实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种装置，其包括：

初级功率管理集成电路，所述初级功率管理集成电路用于与嵌入式系统通信以确定功率状态，所述初级功率管理集成电路包括第一功率状态序列控制器和第一电源控制器，所述第一功率状态序列控制器根据所述功率状态驱动所述第一电源控制器，所述第一电源控制器激活第一组轨以将功率施加到所述嵌入式系统；

次级功率管理集成电路，所述次级功率管理集成电路包括第二功率状态序列控制器和第二电源控制器，所述第二功率序列控制器根据由所述初级功率管理集成电路确定的所述功率状态驱动所述第二电源控制器，所述第二电源控制器激活第二组轨以将功率施加到所述嵌入式系统；以及

功率管理集成电路间接口，所述功率管理集成电路间接口连接所述初级功率管理集成电路和所述次级功率管理集成电路，以使得能够在所述初级功率管理集成电路和所述次级功率管理集成电路之间交换与所述功率状态相关的信息，以根据所述功率状态控制所述次级功率管理集成电路与所述初级功率管理集成电路一起操作，以将功率施加到所述嵌入式系统，所述信息包括从指定所述功率状态的所述初级功率管理集成电路到所述次级功率管理集成电路的输入。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述嵌入式系统包括片上系统。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述次级功率管理集成电路通过所述初级功率管理集成电路从所述嵌入式系统掩蔽。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述初级功率管理集成电路还包括第一功率状态序列配置存储器，所述第一功率状态序列配置存储器包括限定功率状态的有限状态机。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述初级功率管理集成电路从所述嵌入式系统接收控制信号，所述控制信号包括激活信号、睡眠信号、复位信号或错误信号中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述初级功率管理集成电路经由系统接口与所述嵌入式系统通信。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述初级功率管理集成电路还包括信号仲裁逻辑，以经由所述系统接口与所述嵌入式系统通信。

8.根据权利要求1所述的装置，还包括附加次级功率管理电路，所述附加次级功率管理电路经由所述功率管理集成电路间接口连接到所述初级功率管理集成电路，以接收从指定所述功率状态的所述初级功率管理集成电路到所述附加次级功率管理集成电路的所述输入，以根据所述功率状态控制所述附加次级功率管理集成电路与所述初级功率管理集成电路和所述次级功率管理集成电路一起操作，以将功率施加到所述嵌入式系统。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述附加次级功率管理电路通过所述初级功率管理集成电路从所述嵌入式系统掩蔽。

10.一种装置，其包括：

初级功率管理集成电路，所述初级功率管理集成电路与嵌入式系统通信以确定功率状态，所述初级功率管理集成电路包括：

第一功率状态序列控制器；

第一电源控制器；以及

第一通信接口，所述第一功率状态序列控制器根据所述功率状态驱动所述第一电源控制器，所述第一电源控制器激活第一组轨以将功率提供到所述嵌入式系统，所述第一通信接口将所述功率状态传输到次级功率管理集成电路，以控制所述次级功率管理集成电路根据所述功率状态将功率提供到所述嵌入式系统。

11.根据权利要求10所述的装置，还包括功率管理集成电路间接口以连接所述初级功率管理集成电路和所述次级功率管理集成电路，以使得能够在所述初级功率管理集成电路和所述次级功率管理集成电路之间交换与所述功率状态相关的信息。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述初级功率管理集成电路根据所述功率状态控制所述次级功率管理集成电路同步操作，以将功率施加到所述嵌入式系统。

13.根据权利要求10所述的装置，其中所述初级功率管理集成电路还包括第一功率状态序列配置存储器，所述第一功率状态序列配置存储器包括限定功率状态的有限状态机。

14.根据权利要求10所述的装置，其中所述初级功率管理集成电路从所述嵌入式系统接收控制信号，所述控制信号包括激活信号、睡眠信号、复位信号或错误信号中的至少一个。

15.根据权利要求10所述的装置，其中所述初级功率管理集成电路经由系统接口与所述嵌入式系统通信。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述初级功率管理集成电路还包括信号仲裁逻辑，以经由所述系统接口与所述嵌入式系统通信。

17.根据权利要求10所述的装置，其中当所述初级功率管理集成电路被使能时，所述初级功率管理集成电路在初始上电状态下对所述嵌入式系统进行上电，用于通信。

18.一种包括指令的非暂态计算机可读存储介质，所述指令在被执行时引起机器用于至少：

在初级功率管理集成电路处接收功率状态控制信息；

基于所述功率状态控制信息为所述初级功率管理集成电路配置功率状态；

将所述功率状态从所述初级功率管理集成电路传输到次级功率管理集成电路，以根据所述功率状态配置所述次级功率管理集成电路；以及

促进根据所述功率状态为连接到所述初级功率管理集成电路的嵌入式系统供电。

19.根据权利要求18所述的计算机可读存储介质，其中所述功率状态控制信息包括激活信号、睡眠信号、复位信号或错误信号中的至少一个。

20.根据权利要求18所述的计算机可读存储介质，其中所述指令在被执行时还引起所述机器生成关于所述功率状态的错误反馈。

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