AMBA低功耗接口规范（Low Power Interface Spec）

1.简介

        AMBA提供的低功耗接口，用于实现power控制功能。目前AMBA里面包含2种低功耗接口：

        Q-Channel：实现简单的power控制，如上电，下电。

        P-Channel：实现复杂的power控制，如全上电，半上电，1/4上电等。

        ARM引入这2种低功耗接口是为了满足不同的应用场景下对power的控制。在一些场景下组件只有两种power状态，分别为power-up和power-down。因此，对这种组件的power控制只需要对其上电和断电，用Q-Channel即可实现。而在另外的场景下，组件拥有多种power状态，比如全上电，半上电，1/4上电等。因此，对这种组件的power控制就要复杂很多，不能简单的对其上电断电，还需要Q-Channel制。此时，用Q-Channel就不合适了，需要使用P-Channel。

2.Q-Channel

        Q-Channel是从AXI的低功耗接口中演变过来，但是可以向后兼容。

        Q-Channel通过独立于设备活动指示的握手机制来简化时钟域交叉。

        2.1.接口

                接口两侧分别为device端和power controller端（PMU）。device端是需要被电源控制的组件，比如core、外设等。PMU端，就是提供电源管理的组件。

                在Q-Channel中，将device的power状态，分成了2种：

                        operational状态： device处于工作状态或上电状态

                        quiescent   状态：device处于静默状态或断电状态

                接口信号说明如下：

信号	说明	补充
QACTIVE	作为device向PMU的power请求的提示信号。 高为上电请求，低为提示信号但不一定接受断电。	独立信号，与握手机制无关。
QREQn	PMU向device发送power请求信号。 高为上电，低为断电。	请求状态有三种： 断电→上电 上电→保持 上电→断电
QACCEPTn	device对PMU的power请求的接受信号。 高为上电接受，低为断电接受。	高表示device已上电，低表示device可（已）断电。
QDENY	device对PMU的power请求的拒绝信号。 高为断电拒绝，低为上电拒绝。	高表示device处于busy状态，低表示device处于idle状态。

        2.2.握手状态

                对于Q-Channel的接口，定义了以下集中握手状态：

握手信号			握手状态 Interface State	描述 Description
QREQn	QACCEPTn	QDENY
0	0	0	Q_STOPPED	device已进入quiescent状态。 在此唯一状态下，PMU不保证接口管理的任何时钟或电源的可用性。
1	0	0	Q_EXIT	PMU保证已供电，device等待被上电的状态。 当device上电后，置位QACCEPTn高以进入Q_RUN态。
1	1	0	Q_RUN	device处于上电且正常运行状态。
0	1	0	Q_REQUEST	device处于上电且正常运行状态。 但当device空闲（idle）时被要求进入quiescent状态。
0	1	1	Q_DENIED	device拒绝PMU断电请求且保持上电且正常运行状态。 PMU必须拉高QREQn。
1	1	1	Q_CONTINUE	PMU在Q_DENIED状态后，将QREQn拉高后的状态。device处于上电且正常运行状态。
x	0	1	Unused（illegal）	不存在

                下图是各个握手状态的切换：

                握手信号规则如下：

                        •当QACCEPTn为高且QDENY为低时，QREQn只能从高转换为低。

                        •QREQn只能在以下任一情况下从低电平转换为高电平：

                                -QACCEPTn和QDENY均为低。

                                -QACCEPTn和QDENY均为高。

                        •当QREQn为低且QDENY为低时，QACCEPTn只能从高转换为低。

                        •当QREQn为高且QDENY为低时，QACCEPTn只能从低转换为高。

                        •当QREQn为高且QACCEPTn为高时，QDENY只能从高转换为低。

                        •当QREQn为低且QACCEPTn为高时，QDENY只能从低转换为高。

        2.3.握手协议

                2.3.1.device接受PMU的power请求

                        握手时序如下图：

                        在T1，QREQn和QACCEPTn为高，Q_Channel进入Q_RUN状态。

                        在T2，QREQn为低，PMU请求device进入断电状态，然后等待外设响应，此时Q_Channel进入Q_REQUEST状态。

                        在T3，QACCEPTn为低，表示device接收PMU的请求，将自己进入断电状态。此时Q_Channel进入Q_STOPPED状态。

                        在T4，QREQn为高，PMU请求device进入上电状态，然后等待外设响应。此时Q_Channel进入Q_EXIT状态。

                        在T5，QACCEPTn为高，表示device接收PMU的请求，将自己进入上电状态。此时Q_Channel进入Q_RUN状态。

                2.3.2.device拒绝PMU的power请求

                        当外部PMU给device发送power请求，device可以拒绝该power请求。PMU收到device的拒绝响应后，应取消该power请求。

                        在T1，QREQn和QACCEPTn为高，Q_Channel进入Q_RUN状态。

                        在T2，QREQn为低，PMU请求device进入断电状态，然后等待外设响应，此时Q_Channel进入Q_REQUEST状态。

                        在T3，QDENY为高，表示device拒绝PMU的请求，自己保持上电状态。此时Q_Channel进入Q_DENIED状态。

                        在T4，PMU接收到device的拒绝响应，将QREQn拉高，PMU请求device进入上电状态，然后等待外设响应。此时Q_Channel进入Q_CONTINUE状态。

                        在T5，QDENY为低，表示device接收PMU的上电请求，将自己保持上电状态。此时Q_Channel进入Q_RUN状态。

        2.4.复位操作

                复位时，device必须：

                        同时驱动QACCEPTn和QDENY为LOW。

                        QACTIVE可重置LOW（低）或HIGH（高）。如果设备必须在退出复位时执行启动操作，则可以重置QACTIVE HIGH，否则建议将QACTIVE重置为LOW。

                PMU可以通过以下任一方式解除设备复位：

                        QREQn LOW，接口处于Q_STOPPED状态。

                        QREQn HIGH，接口处于Q_EXIT状态，前提是满足时钟或电源保证。

                当接口处于Q_STOPPED状态或控制器和设备同时复位时，控制器只能断言设备复位。这与在功率边界隔离所有信号LOW的建议一致。

        2.5.QACTIVE

                QACTIVE是提供给device向PMU发送power请求的信号，可以由多个来源的组合。如果为高，那么PMU要给自己上电，并且之后不能给自己断电。

                QACTIVE和握手信号（QREQn，QACCEPTn，QDENY）是独立开的。

                2.5.1.请求上电和请求断电

                        时序图如下： 

                        T1时刻，device将QACTIVE拉高，向PMU发起退出断电请求。T2时刻，PMU将QREQn拉高，Q_Channel进入Q_EXIT状态。T3时刻，device拉高QACCEPTn，进入Q_RUN状态。

                        T4时刻，device将QACTIVE拉低，device向PMU发起进入断电请求。T5时刻，PMU将QREQn拉低，Q_Channel进入Q_REQUEST状态，在T6时刻，进入Q_STOPPED状态。

                2.5.2.PMU不允许断电

                        T1时刻，device将QACTIVE拉高，向PMU发起上电请求。T2时刻，PMU将QREQn拉高，Q_Channel进入Q_EXIT状态，T3时刻，进入Q_RUN状态。之后，device处于上电状态。

                        T4时刻，PMU将QREQn拉低，PMU想让device进入断电状态，但是QACTIVE为高，表示device要一直处于上电状态。因此QACCEPTn持续保持高，Q_Channel一直维持在Q_REQUEST状态。device维持在上电状态。

                        T5时刻，因为之前QACTIVE拉低，device想进入断电状态，device将QACCEPTn拉低，响应PMU的断电请求，然后Q_Channel进入Q_STOPPED状态。device进入断点状态。

        2.6.接口的同步

                一般来说，device和PMU的时钟是异步时钟。因此需要一些同步化。下图是同步化的框图：

                Q-Channel实现指导：

                        被使用的所有信号，都需要进行同步；

                        只有当Q_Channel进入Q_STOPPED状态时，才可以将时钟和power给关掉；

                        为了保证握手信号的正确性，QREQn，QACCEPTn，QDENY需要使用寄存器直接输出；

                        QACTIVE使用寄存器直接输出，或者是相关寄存器输出的组合输出。ARM强烈建议组合输出，使用或门。

        2.7.与AXI低功耗接口的兼容

3.P-Channel（略）