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ARM PPU电源管理组件详解:规格与应用深度解析
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更新于2024-08-03
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PPU (PowerPolicyUnit) 是一种关键的低功耗设计组件,它在系统控制器中扮演着电源管理的角色。在ARM架构的系统-on-chip (SoC) 设计中,PPU负责协调SoC内其他部件的电源管理,确保各个模块在能耗控制、时钟关断(clockgating)、电源关断(powergating)以及状态保留等方面的需求得到满足。 PPU的核心功能包括定义和实施电源握手协议,将复杂的电源管理逻辑分解为可管理的状态,例如逻辑部分、存储部分的单独控制。例如,系统缓存(如HN-F)中的SnoopFilter (SF) 和 SLCRAM 可以有不同的电源状态选项,如ON、OFF、RET,且SLCRAM还支持两个bank的独立控制。此外,SF部分支持内存状态保留(MEM_RET)。 为了实现这些功能,PPU需要与系统控制器紧密协作。它提供一个寄存器访问接口,允许系统控制器配置和监控电源管理状态,通常通过APB或其他总线接口实现。同时,PPU具备中断功能,当电源管理任务完成后,会向系统控制器发送中断信号,提升系统的响应速度,避免不必要的查询操作。 PPU还需要与被管理的设备建立低功耗通信接口,如LPI(LowPowerInterface),这可能是Q-channel或P-channel,具体取决于所需实现的功能。Q-channel通常用于更高级别的通信,而P-channel则可能更适合简单的控制信号传输。 总结来说,PPU技术文档深入解析了这个核心组件的工作原理、接口设计和实际应用,对于理解和设计低功耗SoC系统有着重要的参考价值,特别适合初学者和开发人员深入了解和学习。
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这篇是 ARM 电源管理系列文章中的一篇。
之前在讲 PCSA 的时候提到过 PPU(Power Policy Unit),这是一个用于电源管理的组件(也可以说是一
个小 IP)。系统控制器通过这个组件来管理 SoC 中其它设备的电源。
对于 PPU 在 SoC 中的集成,可以在前面 PCSA 的文章中看到,今天重点是看一下 PPU 里面到底包含哪
些内容。
PPU 作为一个电源管理的组件,提供了系统控制与设备间的电源握手协议,真正的底层控制部分放在了外
面,需要一个额外的状态机辅助完成。这也好理解,对于不同的设备,可能需要的电源控制场景不尽相同,
比如有的模块可能只做时钟关断(clock gating),有的模块需要实现电源关断(power gating),在关闭
设备电源的情况下,又可以区分多种细分需求,比如是不是要做逻辑或者存储的状态保留(retention);
逻辑和存储是不是可以分别关断等等。各种条件做一下排列组合,可能会有很多种需求。举个例子,拿 CMN
中的系统缓存(HN-F)来说,逻辑部分,snoop filter(SF)部分,SLC RAM 部分的电源可以分别控制;
SLC RAM 部分支持 ON/OFF/RET 三种电源状态,而且 SLC RAM 在物理上分为两个 bank,可以选择开一
个 bank,也可以选择两个 bank 全开;SF 部分也支持 MEM_RET。所有的情况如下图:
上面只是举了一个例子,实际系统中的不同设备的电源控制会更复杂,所以也很难让一个 IP 顾全这么多。
因此需要根据实际需求单独实现底层控制,也就是下图中的 PCSM(Power Control State Machine)。诸
如电源开关,retention 控制(save/restore)这些控制逻辑都是 PCSM 完成的。
从上图我们也能看出 PPU 的接口:
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