具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种功耗管理电路的结构示意图。请参见图1，该功耗管理电路10包括：信息采集单元11、控制器12、调节单元13，控制器12分别与信息采集单元11和调节单元13连接；其中，信息采集单元11用于采集芯片的参数信息，并向控制器12发送参数信息，参数信息包括温度和/或芯片的输入输出(Input-Output，IO)控制器22的状态；控制器12用于，根据参数信息生成控制指令，并向调节单元13发送控制指令；调节单元13用于，根据控制指令控制芯片中的预设部件20，以对所述芯片的功耗进行管理。

可选的，参数信息可以反映出芯片的功耗，参数信息可以包括但不限于以下几种信息：芯片的温度、芯片的IO控制器22的状态；其中，温度可以包括芯片的温度、芯片中功耗较大的模块的温度；芯片的IO控制器22的状态可以包括IO控制器22处于空闲状态、IO控制器22处于忙碌状态。

可选的，当信息采集单元11包括温度传感器时，参数信息可以包括温度，温度传感器可以实时采集芯片的温度或者芯片中功耗较大的模块的温度，并向控制器12发送该温度数据。其中，上述芯片中功耗较大的模块可以根据预设模块功耗门限值的形式确定，即若芯片中任意一模块的功耗大于该预设模块功耗门限值，则将该任意一模块确定为芯片中功耗较大的模块；否则，该任意一模块则不是芯片中功耗较大的模块；并且，该预设模块功耗门限值可以根据不同芯片类型或者芯片的工作环境等多种因素综合确定。

可选的，当信息采集单元11包括状态监测器时，参数信息可以包括IO控制器22的状态，信息采集单元11可以实时采集IO控制器22的工作状态，IO控制器22的工作状态可以包括空闲状态、忙碌状态。信息采集单元11可以实时将采集到的IO控制器22的工作状态发送给控制器12。

可选的，控制器12可以包括但不限于微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，MCU可以将内存、计数器、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)、模数转换、通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)、直接存储器访问(Direct Memory Access，DMA)等周边接口，甚至激光熔覆沉积(Laser cladding deposition，LCD)驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。

可选的，芯片是一种通过把包括半导体设备的电路小型化的方式、并制造在半导体晶圆表面上的集成电路，例如，芯片可以包括片上系统(System-on-a-Chip，SOC)芯片。

IO控制器22可以为对外围设备实施控制的系统，例如，IO控制器22可以包括输入-输出设备控制器，IO控制器22的功能可以包括：向外围设备发送动作命令、控制输入输出数据的传送、检测外围设备的状态。

控制器12可以根据参数信息生成的控制指令，通过该控制指令控制调节单元13，进而实现对芯片功耗的管理。

调节单元13可以根据控制指令控制芯片中的预设部件20；可选的，预设部件20可以包括处理器21和/或IO控制器22；其中，处理器21可以包括中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)。

可选的，调节单元13可以通过如下可行的实现方式根据控制指令控制芯片中的预设部件20：当信息采集单元11采集的参数信息为温度、且芯片中的预设部件20为CPU时，调节单元13可以根据控制指令调节CPU的时钟频率或者电压幅值，从而实现对芯片功率的调节。

可选的，调节单元13可以通过如下可行的实现方式根据控制指令控制芯片中的预设部件：当信息采集单元11采集的参数信息为芯片的IO控制器的状态、且芯片中的预设部件20为IO控制器时，调节单元13可以根据控制指令关断IO控制器的时钟、电源，从而降低芯片的功耗，实现对芯片功率的调节。

下面，对上述功耗管理电路10的工作过程进行说明。

信息采集单元11可以实时采集芯片的参数信息，并向控制器12发送该参数信息。

控制器12接收到信息采集单元11发送的参数信息之后，根据参数信息判断是否生成控制指令。可选的，当信息采集单元11采集的参数信息为温度时，控制器12根据接收到的温度判断是否生成控制指令。当采集的温度小于预设阈值时，控制器12不会生成控制指令。当采集的温度大于或等于预设阈值时，控制器12会生成控制指令，并向调节单元13发送控制指令。其中，控制指令可以用于调节芯片的功耗。可选的，当信息采集单元11采集的参数信息为预设部件20的状态时，控制器12根据接收到的预设部件20的状态判断是否生成控制指令。当预设部件20的状态为忙碌状态时，控制器12不会生成控制指令。当预设部件20的状态为空闲状态时，控制器12会生成控制指令，并向调节单元13发送控制指令。

调节单元13接收到控制器12发送的控制指令后，按照该控制指令控制芯片中的预设部件20。可选的，当参数信息为温度时，调节单元13可以按照控制指令以及第一预设步长对预设部件20的时钟频率进行降频处理，可选的，降频处理的方式可以包括但不限于细粒度降频处理的方式，可选的，细粒度降频处理过程中的第一预设步长可以根据芯片制造工艺以及芯片的供电要求来确定，例如，如果对时钟频率的改变范围设置为±5Hz，那么细粒度降频处理的第一预设步长可以设置为0.1Hz或者0.2Hz。

可选的，当预设部件20的时钟频率满足预设条件之后，根据控制指令以及第二预设步长对预设部件20的电压幅值进行降压处理；其中，预设条件可以包括但不限于预设部件20的时钟频率等于预设时钟频率，降压处理的方式可以包括但不限于细粒度降压处理的方式；可选的，细粒度降压处理过程中的第二预设步长可以根据预设部件20的工艺条件以及供电要求来确定，例如，如果对电压幅值的改变范围设置为±0.5V，那么细粒度降压处理的第二预设步长可以设置为0.01V或者0.02V。

可选的，当参数信息为芯片的IO控制器22的状态时，调节单元13可以按照控制指令对预设部件20进行关断隔离处理。具体的，调节单元13可以对预设部件20的时钟单元和/或电源单元进行关断隔离处理。

可选的，当参数信息为温度时，在对预设部件20的时钟频率进行降频的过程中可以增加毛刺过滤处理。具体的，在调节单元13中设置滤波电路来实现毛刺过滤处理，在对时钟频率降频过程中可以提高功耗管理的精准性。可选的，滤波电路可以为通过硬件描述语言来描述、且可以对预设部件20降频过程中的时钟频率进行毛刺过滤处理的硬件电路。可选的，滤波电路可以分别与控制器12和调节单元13连接，即设置在调节单元13之前，也可以与调节单元13连接，即设置在调节单元13之后。

本发明实施例提供一种功耗管理电路，包括信息采集单元、控制器、调节单元，控制器分别与信息采集单元和调节单元连接，其中，信息采集单元用于采集芯片的参数信息，并向控制器发送参数信息，参数信息包括温度和/或芯片的输入输出IO控制器的状态；控制器用于，根据参数信息生成控制指令，并向调节单元发送控制指令；调节单元用于，根据控制指令控制芯片中的预设部件，以对芯片的功耗进行管理。在这个过程中，控制单元可以通过信息采集单元采集的信息，实时控制调节单元改变芯片的预设部件的瞬时功耗，即采用上述技术方案，通过硬件电路实时获取芯片与功耗相关的信息，即在进行功耗管理前无需收集预设部件的工作日志并通过该工作日志对预设部件的功耗进行分析，从而实现对芯片功耗的实时管理，提高了功耗管理的及时性。

在上述实施例的基础上，下面，结合图2-图4，对图1所示的功耗管理电路的结构进行进一步详细说明。

图2为本发明实施例提供的另一种功耗管理电路的结构示意图。请参见图2，信息采集单元11可以包括温度采集单元111，温度采集单元111可以包括温度传感器，用于采集温度信息。相应的，调节单元13可以包括第一调节单元131。

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器可以包括半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。

可选的，当温度传感器采集的芯片的参数信息为芯片中功耗较大的模块的温度时，温度传感器可以设置于芯片中功耗较大的模块的附近。

可选的，控制器12可以根据温度采集单元111采集的温度生成第一控制指令，并向第一调节单元131发送第一控制指令。第一调节单元131可以调节预设部件20的时钟频率和/或电压幅值。

可选的，在温度大于或等于预设阈值时，控制器12可以生成第一控制指令。

可选的，控制器12可以根据第一控制指令降低芯片中预设部件20的电压和/或频率。

可选的，预设部件20可以包括处理器21和/或IO控制器22。其中，处理器21是芯片的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，例如，处理器21可以包括CPU。

可选的，芯片外部可以包括供电部件30，供电部件30用于给芯片供电，例如，供电部件30可以用于给芯片中的处理器21供电。

在实际应用过程中，温度采集单元111可以采集芯片的温度信息，并向控制器12发送该温度信息。控制器12接收到该温度信息之后，根据温度信息判断是否生成控制指令。当温度信息小于预设阈值时，控制器12不会生成第一控制指令。当采集的温度信息大于或等于预设阈值时，控制器12生成第一控制指令，并向第一调节单元131发送第一控制指令。其中，第一控制指令可以用于调节芯片的功耗。

第一调节单元131接收到控制器12发送的第一控制指令后，按照第一控制指令以及第一预设步长对预设部件20的时钟频率进行降频处理；可选的，当预设部件20的时钟频率满足预设条件之后，第一调节单元131根据第一控制指令以及第二预设步长对预设部件20的电压幅值进行降压处理；进一步的，第一调节单元131可以根据第一控制指令以及第二预设步长对供电部件30的电压幅值进行降压处理从而实现降低预设部件20的电压幅值。

图3为本发明实施例提供的再一种功耗管理电路的结构示意图。请参见图3，信息采集单元11可以包括状态监测器112，状态监测器112可以用于获取IO控制器22的状态。相应的，调节单元13可以包括第二调节单元132。

可选的，控制器12可以根据IO控制器22的状态生成第二控制指令，并向第二调节单元132发送第二控制指令。

可选的，控制器12可以根据第二控制指令关断IO控制器22的时钟和/或电源。

可选的，状态监测器112还可以获取总线的传输速率、总线的占有率等，对此本发明不做具体限定。

在实际应用过程中，状态监测器112可以采集IO控制器22的状态，并向控制器12发送IO控制器22的状态信息，控制器12接收到状态信息之后，根据该状态信息判断是否生成第二控制指令。当IO控制器22的状态为IO控制器22空闲状态时，控制器12会生成第二控制指令，并向第一调节单元131发送第二控制指令。其中，第二控制指令可以用于关断IO控制器22的时钟单元和/或电源单元，从而降低芯片的功耗，达到功耗管理的目的。

图4为本发明实施例提供的又一种功耗管理电路的结构示意图。请参见图4，信息采集单元11可以包括温度采集单元111和状态监测器112，温度采集单元111可以包括温度传感器，用于采集温度信息。相应的，调节单元13可以包括第一调节单元131和第二调节单元132。

其中，温度采集单元111和状态监控器分别与控制器12连接，第一调节单元131和第二调节单元132分别和控制器12连接。

可选的，第一调节单元131可以包括动态电压频率调整(Dynamic Voltage andFrequency Scaling，DVFS)单元，DVFS单元可以为通过硬件描述语言来描述、且可以动态调节芯片的运行频率和电压的单元，硬件描述语言是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，硬件描述语言可以包括但不限于：超高速集成电路硬件描述语言(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，VHDL)和Verilog硬件描述语言(Verilog Hardware Description Language，Verilog HDL)。

可选的，第二调节单元132可以包括动态电源管理(Dynamic Power Management，DPM)单元，DPM单元可以为通过硬件描述语言来描述、且可以动态管理电源的单元，具体的，DPM单元可以关断处理器和/或IO控制器的时钟单元和/或电源单元。

可选的，状态监测器112可以为通过硬件描述语言来描述的硬件单元，状态监测器112可以实时获取IO控制器22的状态，并向控制器12发送IO控制器22的状态信息。

在实际应用过程中，信息采集单元11可以采集芯片的参数信息，具体的，温度采集单元111可以采集的温度信息，并向控制器12发送该温度信息。控制器12接收到该温度信息之后，根据温度信息可判断是否生成第一控制指令。当温度信息小于预设阈值时，控制器12不会生成控制指令。当采集的温度信息大于或等于预设阈值时，控制器12会生成第一控制指令，并向第一调节单元131发送第一控制指令。

状态监控器可以获取IO控制器22的状态，并向控制器12发送IO控制器22的状态信息，控制器12接收到状态信息之后，根据该状态信息判断是否生成控制指令。当IO控制器22的状态为IO控制器22空闲状态时，控制器12会生成第二控制指令，并向第一调节单元131发送第二控制指令。

第一调节单元131接收到控制器12发送的第一控制指令之后，根据第一控制指令以及第一预设步长对预设部件20中的CPU、IO控制器22的时钟频率进行降频处理，当CPU、IO控制器22的时钟频率满足预设条件之后，根据第一控制指令以及第二预设步长对CPU、IO控制器22的电压幅值进行降压处理。通过降低CPU、IO控制器22的时钟频率以及电压幅值，降低了芯片中的CPU、IO控制器22的温度，进而降低了芯片的功耗，达到了功耗管理的目的。

第二调节单元132接收到控制器12发送的第二控制指令之后，根据第二控制指令关断IO控制器22的时钟单元和/或电源单元，使得处于空闲状态的IO控制器22处于下电的状态，进一步降低芯片的空载功耗，达到功耗管理的目的。

本发明实施例提供的又一种功耗管理电路，包括温度采集单元、状态监控器、控制器、第一调节单元、第二调节单元，温度采集单元和状态监控器分别与控制器连接，第一调节单元和第二调节单元分别与控制器连接，其中，温度采集单元可以采集芯片的温度信息，状态监控器可以获取IO控制器的工作状态，温度采集单元和状态监控器采集的温度信息可以分别发送给控制器，控制器可以根据温度采集单元采集的参数信息生成第一控制指令，并发送给第一调节单元，控制器也可以根据状态监控器采集的IO控制器的工作状态生成第二控制指令，并发送给第二调节单元。第一调节单元可以根据第一控制指令实时降低CPU、IO控制器的时钟频率以及电压幅值，从而降低芯片中的CPU、IO控制器的温度，进而降低了芯片的功耗，达到了功耗管理的目的，提高了功耗管理的及时性，第二调节单元可以根据第二控制指令实时关断IO控制器的时钟单元和/或电源单元，使得处于空闲状态的IO控制器处于下电的状态，进一步降低芯片的空载功耗，达到功耗管理的目的，进一步提高了功耗管理的及时性。

在上述任意一个实施例的基础上，下面，结合图5，对图2-图4所示功耗管理电路的结构进行进一步详细说明。

图5为本发明实施例提供的又一种功耗管理电路的结构示意图。请参见图5，功耗管理电路10还包括存储器14，存储器14分别与温度采集单元111、状态监测器112和控制器12连接，其中，存储器14用于存储信息采集单元11采集的参数信息。

存储器14的工作方式可以为按照存储单元的地址存放或者读取各类数据。可选的，存储器14的类型可以有多种，例如，存储器14的类型可以包括随机存取存储器、只读存储器、可编程只读存储器，对此本发明不做具体限定。

存储器14可以用于实时存储信息采集单元11采集的参数信息，具体的，存储器14可以用于实时存储温度采集单元111采集的温度信息以及状态监控器112采集的IO控制器22的工作状态，以便控制器12可以实时获取芯片功耗状态，还可以用于存储控制器12正常运行所需指令，例如，所需指令可以包括启动指令、数据运算、状态判断指令、第一调节单元131指令、第二调节单元132指令以及中断处理指令等。

可选的，存储器14还可以与处理器21连接。控制器12可以与处理器21实时共享存储器14中存储的数据。具体的，处理器21可以实时进行信息查询以及与控制器12进行状态共享，确认温度采集单元111采集的温度信息以及状态监测器112获取的IO控制器22的工作状态，并进行信息反馈、授权处理等，此外，还可以对存储器14中存储的数据进行数据备份，进一步提高功耗管理电路10的准确性以及可靠性。

本发明实施例提供的一种芯片1，包括：处理器21、IO控制器22以及图1-图5所示的任一种功耗管理电路10；其中，功耗管理电路10分别与处理器21和IO控制器22连接。

可选的，上述芯片1为SOC芯片，该SOC芯片是一个有专用目标的集成电路，该集成电路将微处理器21、模拟IP核、数字IP核和存储器14(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上，SOC芯片通常可以是客户定制的或是面向特定用途的标准产品。

下面，结合图6-图7，对SOC芯片1的工作过程进行说明。

图6是本发明实施例提供的SOC芯片1的功耗管理电路的一种工作流程示意图。请参见图6，

在实际应用过程中，温度采集单元111可以实时采集SOC芯片1的温度信息，并将采集到的温度信息存储于第一调节单元131中，控制器12可以从第一调节单元131中实时获取该温度信息，并根据温度信息判断是否生成第一控制指令。

当温度信息小于预设阈值时，控制器12不会生成第一控制指令。当采集的温度信息大于或等于预设阈值时，控制器12可以向SOC芯片1的处理器21发送授权请求消息，处理器21可以根据授权请求消息生成授权响应消息并发送给控制器12，控制器12可以接受处理器21发送的授权响应消息，并根据该授权响应消息和温度信息，生成第一控制指令。之后，控制器12向第一调节单元131发送第一控制指令。

第一调节单元131接收到控制器12发送的第一控制指令后，按照第一控制指令以及第一预设步长对处理器21以及IO控制器22的时钟频率进行降频处理；进一步的，当预设部件20的时钟频率满足预设条件之后，根据第一控制指令以及第二预设步长对预设部件20的电压幅值进行降压处理。

图7是本发明实施例提供的芯片的功耗管理电路的另一种工作流程示意图。

在实际应用过程中，状态监测器112可以采集IO控制器22的状态信息，并向控制器12发送IO控制器22的状态信息，控制器12接收到状态信息之后，根据该状态信息判断是否生成控制指令。

当IO控制器22的状态为IO控制器22空闲状态时，控制器12可以向芯片的处理器21发送授权请求消息，处理器21可以根据授权请求消息生成授权响应消息并发送给控制器12，控制器12可以接收处理器21发送的授权响应消息，并根据授权响应消息和状态信息，生成第二控制指令。

第二调节单元132接收到控制器12发送的第二控制指令后，按照第二控制指令关断IO控制器22的时钟单元和/或电源单元，进而降低芯片的功耗，达到功耗管理的目的。

控制器12可以实时查询处理器21、IO控制器22的状态，确认处理器21、IO控制器22的功耗处于预设范围之内，保存处理器21、IO控制器22当前的工作状态；可选的，控制器12可以对实时采集数据以及电路配置信息进行数据备份。之后，控制器12可以向处理器21发送释放调节指令，处理器21接收到释放调节请求指令后，可以向控制器12发送释放调节响应指令。之后，功耗管理电路10可以实时进行芯片的数据采集以及状态监测。

在图6-图7所示的SOC芯片的功耗管理电路10的工作流程的基础上，进一步的，SOC芯片的功耗管理电路10还可以提高SOC芯片的功耗，即，功耗管理电路10还可以使得处理器21恢复处理性能和/或IO控制器22退出低功耗模式。具体实现方式如下：

可选的，控制器12在监测到SOC芯片需要提高处理器21功耗性能时，控制器12可以向处理器21发出第一单元调度授权请求指令，处理器21接收到第一单元调度授权请求指令之后，可以根据第一单元调度授权请求指令生成第一单元调度授权响应指令，并将第一单元调度授权响应指令发送给控制器12，控制器12根据第一单元调度授权响应指令生成第三控制指令，并向第一调节单元131发送第三控制指令，第三控制指令用于提升预设部件20中的处理器21的电压幅值。第一调节单元131接收到控制器12发送的第三控制指令后，按照第三控制指令以及第三预设步长对预设部件20中的处理器21的电压幅值进行升压处理。可选的，当预设部件20中的处理器21的电压幅值满足预设条件之后，根据第三控制指令以及第四预设步长对预设部件20的时钟频率进行升频处理。

可选的，控制器12在监测到IO控制器22需要退出低功耗模式时，控制器12可以向处理器21发出第二单元调度授权请求指令，处理器21接收到第二单元调度授权请求指令之后，可以根据第二单元调度授权请求指令生成第二单元调度授权响应指令，并将第二单元调度授权响应指令发送给控制器12，控制器12根据第二单元调度授权响应指令生成第四控制指令，并向第二调节单元132发送第四控制指令，第四控制指令用于恢复IO控制器22的电源单元和时钟单元。第二调节单元132接收到控制器12发送的第四控制指令后，按照第四控制指令打开IO控制器22的电源单元和/或时钟单元，IO控制器22的工作状态恢复到正常状态。

可选的，控制器12可以实时查询处理器21、IO控制器22的状态，确认处理器21、IO控制器22的功耗处于预设范围之内，保存处理器21、IO控制器22当前的工作状态。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例方案的范围。