低功耗手機(jī)基帶芯片的時(shí)鐘管理模塊的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf

1、作為基帶芯片的基本要素,時(shí)鐘一直扮演著十分重要的角色。系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng),數(shù)據(jù)的采集和傳遞都離不開(kāi)時(shí)鐘。但由于芯片的功能趨向于復(fù)雜化,內(nèi)部模塊也隨之增多,不同模塊在不同的工作狀態(tài)下要求的工作頻率也不盡相同,這給時(shí)鐘的多樣性和準(zhǔn)確性帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。如果每個(gè)模塊的時(shí)鐘仍舊由自身邏輯產(chǎn)生,那么這種大量的邏輯復(fù)用不僅會(huì)造成額外的面積浪費(fèi),還會(huì)導(dǎo)致制造成本的提高。另外,整個(gè)時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的不停翻轉(zhuǎn)所帶來(lái)的動(dòng)態(tài)功耗在總功耗中也占據(jù)了相當(dāng)大的比例,是不可忽略的。

2、
　　本文針對(duì)以上的實(shí)際應(yīng)用情況,設(shè)計(jì)了專門(mén)的模塊對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行統(tǒng)一管理。該時(shí)鐘管理模塊以為其它模塊配送準(zhǔn)確優(yōu)質(zhì)的時(shí)鐘為主要目標(biāo),并結(jié)合芯片的實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的頻率調(diào)節(jié)以達(dá)到降低芯片動(dòng)態(tài)功耗的目的。
　　首先,本文針對(duì)時(shí)鐘的配送設(shè)計(jì)了時(shí)鐘源控制邏輯,完善的時(shí)鐘無(wú)毛刺切換電路,可靈活配置的時(shí)鐘分頻邏輯以及最終的三級(jí)門(mén)控機(jī)制。文中對(duì)這四部分邏輯的設(shè)計(jì)原理及難點(diǎn)分別進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,整條時(shí)鐘配送鏈在保證芯片準(zhǔn)確的時(shí)鐘供給之外,也滿

3、足了時(shí)鐘的多樣性需求。
　　其次,本文還對(duì)時(shí)鐘管理模塊的低功耗策略進(jìn)行了研究及相應(yīng)的邏輯設(shè)計(jì)。包括芯片進(jìn)入空閑模式和睡眠模式下的頻率調(diào)節(jié),配合電壓切換的頻率調(diào)節(jié)機(jī)制,及針對(duì)CPU負(fù)荷監(jiān)測(cè)進(jìn)行的電壓頻率調(diào)節(jié)方法。
　　最后,本文根據(jù)前面的設(shè)計(jì)對(duì)該時(shí)鐘管理模塊進(jìn)行功能驗(yàn)證。搭建驗(yàn)證平臺(tái),定義驗(yàn)證點(diǎn),創(chuàng)建直接測(cè)試用例并逐一進(jìn)行功能仿真。從結(jié)果分析中可以看到,時(shí)鐘管理模塊的行為都達(dá)到了預(yù)期,所有的測(cè)試用例全部通過(guò)。并且,時(shí)鐘管理模塊

4、的功能覆蓋率和代碼覆蓋率均達(dá)到100％,從而證明了設(shè)計(jì)的正確性及驗(yàn)證的完備性。而流片后的功耗測(cè)試結(jié)果表明,該時(shí)鐘策略與未使用任何低功耗策略的情況相比,可以使整個(gè)系統(tǒng)功耗降低90.45%左右,說(shuō)明了該時(shí)鐘管理模塊的低功耗策略是有效的。
　　此外,本文還利用腳本自動(dòng)生成測(cè)試用例,并在測(cè)試用例中采用自動(dòng)化的時(shí)鐘設(shè)置宏單元對(duì)驗(yàn)證中測(cè)試用例的復(fù)用性進(jìn)行優(yōu)化,從而大大提高了驗(yàn)證效率。綜上所述,本文的時(shí)鐘管理模塊將在后續(xù)基帶芯片項(xiàng)目中的時(shí)鐘設(shè)計(jì)