低功耗设计方法--低功耗IP设计(二)

2.USB OTG 中的电源控制器设计

电源控制器是一个简单的状态机，它控制以下信号：

pwr_reset_n // 协议引擎的复位

gate_hclk，// 控制 AHB 域中时钟的关闭

h2pd_stop_pclk //控制PHY域中时钟的关闭

bius_pwr_clamp //控制AHB域的钳位输出

h2pl_pwr_clamp //控制PHY域的钳位输出

pwr_dwn_req_n //控制请求断电信号（低电平有效 ）

retain_n // 下降沿是保存；上升沿恢复

并且它接收以下输入：

• pwr_dwn_ack_n // pwr_dwn_req 的确认

• stop_pclk_ack // h2pd_stop_pclk 的确认

• pwr_clamp_ack // h2pl_pwr_clamp 的确认

• suspend_detected // 表示 3ms 内没有 USB 活动

• fifo_flushed // 表示所有挂起的 USB事务完成

• wkup_res_det //表示在USB总线上的活动已检测

• enable_power_gating //从CPU使能电源门控

当电源控制器看到 suspend_detected 被激活（并且在状态寄存器中设置了电源门控启用位）时，它会启动掉电序列。该序列如图 8-2 所示，描述如下：

• 等待 fifo_flushed 激活。这表明所有待处理事务都已完成，存储待处理事务的先进先出是空的。

• 然后它激活 bius_pwr_clamp（到 AHB 时钟域）和 h2pl_pwr_clamp（到 PHY 时钟域）以钳位 USB OTG 电源门控部分的输出。

• 然后等待 pwr_clamp_ack（来自 PHY 时钟域）。这告诉控制器隔离单元都被钳位（在 USB OTG 中，它们都被钳位为“0”。）

• 然后它置位 gate_hclk 和 h2pd_stop_pclk 以停止 AHB 和 PHY 时钟。

• 然后等待stop_pclk_ack（来自PHY 时钟域）以指示PHY 域中的时钟已停止。由于同步器，PHY 时钟总是在 AHB 时钟之后关闭。

• 然后置位retain_n（异步信号，因此不需要握手）。这会导致保留寄存器保存其内容。

• 然后置位reset_n（异步信号，因此不需要握手）。

• 然后置位pwr_dwn_req_n，导致USB OTG 的电源门控部分掉电。

• 然后等待 pwr_dwn_ack_n 置位，表明 USB OTG 已完全断电。一旦收到此确认，电源控制器就会进入空闲状态，等待被告知唤醒 USB OTG。

当电源控制器发现 enable_power_gating 已被清除（表明 CPU 要为 USB OTG 供电）或在 USB 总线上检测到活动时，电源控制器状态机启动唤醒序列：

• 它取消 pwr_dwn_req_n，导致 USB OTG 的电源门控部分上电。

• 然后等待 pwr_dwn_ack_n 指示 USB OTG 已完全通电。

• 然后它取消置位reset_n，因此协议引擎中的所有触发器都恢复为复位状态。

• 然后它取消置位retain_n，以便恢复控制和状态寄存器块中的所有保留触发器。

• 然后它取消声明gate_hclk 和h2pd_stop_pclk 以启动两个时钟。

• 然后等待stop_pclk_ack 指示时钟正在运行。

• 然后它取消bius_pwr_clamp 和 h2pl_pwr_clamp 以释放对 USB OTG 电源门控部分输出的钳位。

• 然后等待 pwr_clamp_ack。这告诉控制器隔离单元都已释放。

收到此确认后，电源控制器进入空闲状态，USB OTG 恢复正常操作。