ARM定義了兩個(gè)低功耗接口（Low Power Interface），用于低功耗控制握手，分別是Q-Channel和P-Channel。其中的Q-Channel在以前講過，《SoC設(shè)計(jì)之功耗 -- Q channel》。Q-Channel相對(duì)P-Channel而言簡單一些，只是控制開/關(guān)兩種狀態(tài)，這在控制時(shí)鐘的握手時(shí)沒有任何問題，但是在控制電源的握手時(shí)就有點(diǎn)不夠用了。

對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)，僅僅用開/關(guān)兩種狀態(tài)描述是不完備的，需要引入更多的電源狀態(tài)，比如memory retention（一種低功耗技術(shù)，為存儲(chǔ)單元提供一個(gè)較低供電電壓，以保留存儲(chǔ)陣列的數(shù)據(jù)，但是存儲(chǔ)單元不接受外部的數(shù)據(jù)訪問）。

P-Channel提出了一個(gè)概念，叫電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換（power state transition）。在P-Channel的應(yīng)用場(chǎng)景中，電源的狀態(tài)有很多，這個(gè)是可以是自己定義的。電源的各個(gè)狀態(tài)之間是可以切換的。

P-Channel的接口并不復(fù)雜：

N-bit的PACTIVE，由設(shè)備端驅(qū)動(dòng)，每個(gè)比特位可能由多個(gè)源信號(hào)組成；

M-bit的PSTATE，由控制器端驅(qū)動(dòng)，表示請(qǐng)求轉(zhuǎn)換到的電源狀態(tài)；

PREQ，由控制器端驅(qū)動(dòng)，高電平表示請(qǐng)求轉(zhuǎn)換到電源狀態(tài)（電源狀態(tài)由PSTATE定義）；

PACCEPT，由設(shè)備端驅(qū)動(dòng)，高電平表示設(shè)備接受制器發(fā)出的電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換請(qǐng)求；

PDENY，由設(shè)備端驅(qū)動(dòng)，高電平表示設(shè)備拒絕控制器發(fā)出的電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換請(qǐng)求；

其中N和M的值取決于具體的設(shè)計(jì)需要，P-Channel規(guī)范并沒有強(qiáng)制要求。

PREQ、PACCEPT和PDENY構(gòu)成一個(gè)握手接口（PACTIVE不在握手之中），用于管理和保證安全狀態(tài)轉(zhuǎn)換。P-Channel要求在一次握手轉(zhuǎn)換中，PACCEPT或PDENY中只有一個(gè)發(fā)生變化。也就是說，PACCEPT和PDENY在握手中，只能有一個(gè)為高。

來自設(shè)備的PACCEPT和PDENY信號(hào)，以及來自控制器的PREQ和PSTATE信號(hào)都必須由寄存器直接驅(qū)動(dòng)。拒絕機(jī)制的目的是使設(shè)備能夠保持其當(dāng)前狀態(tài)，同時(shí)通過該機(jī)制可以迅速完成握手。

握手信號(hào)狀態(tài)與PACTIVE位無關(guān)。PACTIVE位上的轉(zhuǎn)換不受PREQ、PACCEPT和PDENY上的值的限制。

握手規(guī)則如下：

當(dāng)PACCEPT和PDENY都為低電平時(shí)，PREQ才能從低電平轉(zhuǎn)換為高電平。

PREQ只能在以下情況下，可以從高電平到低電平轉(zhuǎn)換：

-PACCEPT為高，PDENY為低。

-PACCEPT為低，PDENY為高。

PSTATE只能在以下情況下轉(zhuǎn)換：

-PREQ、PACCEPT和PDENY都為低電平（控制器在發(fā)起請(qǐng)求前，提前改變PSTATE）。

-PREQ和PDENY為高電平，PACCEPT為低電平（設(shè)備拒絕請(qǐng)求，控制器需要將PSTATE返回請(qǐng)求前的值）。

僅當(dāng)PREQ高電平且PDENY低電平時(shí)，PACCEPT才可以從低轉(zhuǎn)換到高。

僅當(dāng)PREQ低電平且PDENY低電平時(shí)，PACCEPT才可以從高轉(zhuǎn)換到低。

僅當(dāng)PREQ高電平且PACCEPT低電平時(shí)，PDENY才可以從低轉(zhuǎn)換到高。

僅當(dāng)PREQ低電平且PACCEPT低電平時(shí)，PDENY才可以從高轉(zhuǎn)換為低。

下圖是控制器發(fā)出從A狀態(tài)到B狀態(tài)轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，設(shè)備接受請(qǐng)求的握手流程：

T0時(shí)刻，接口空閑，所有握手信號(hào)均為低電平。接口狀態(tài)為P_STABLE，設(shè)備保持當(dāng)前狀態(tài)。

T1時(shí)刻，控制器想要發(fā)出請(qǐng)求，并且需要提前做一些準(zhǔn)備工作。接口狀態(tài)仍為P_STABLE。

T2時(shí)刻，控制器設(shè)置PSTATE為目標(biāo)狀態(tài)B，同時(shí)將PREQ信號(hào)變?yōu)楦唠娖剑涌跔顟B(tài)變?yōu)镻_REQUEST。協(xié)議要求在設(shè)備檢測(cè)到PREQ時(shí)，PSTATE是穩(wěn)定的。

T3時(shí)刻，設(shè)備通過將PACCEPT驅(qū)動(dòng)成高電平來表示接受轉(zhuǎn)換，同時(shí)PDENY必須保持低電平（PACCEPT和PDENY在握手中，只能有一個(gè)為高）。接口狀態(tài)現(xiàn)在是P_ACCEPT。

T4時(shí)刻，控制器端對(duì)PACCEPT高電平進(jìn)行采樣，并將PREQ設(shè)置為低電平，表示本次請(qǐng)求結(jié)束。接口狀態(tài)為P_COMPLETE。

T5時(shí)刻，設(shè)備端監(jiān)測(cè)到PREQ變?yōu)榈碗娖剑瑢ACCEPT驅(qū)動(dòng)為低電平。此時(shí)，一旦控制器檢測(cè)到PACCEPT為低電平，它就可以采取所需的任何轉(zhuǎn)換后操作（比如控制電源開關(guān)）。本次握手全部完成，接口狀態(tài)回到P_STABLE。

下圖是控制器發(fā)出從A狀態(tài)到B狀態(tài)轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，設(shè)備拒絕請(qǐng)求的握手流程：

T0，T1，T2時(shí)刻的握手順序跟接受請(qǐng)求的流程一樣。

T3時(shí)刻，設(shè)備端拒絕此次控制器發(fā)出的電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，驅(qū)動(dòng)PDENY信號(hào)為高電平，同時(shí)必須保持PACCEPT信號(hào)為低電平。接口狀態(tài)為P_DENIED。

T4時(shí)刻，控制請(qǐng)檢測(cè)到PDENY信號(hào)為高電平，知道設(shè)備拒絕了本次請(qǐng)求。控制器端驅(qū)動(dòng)PREQ信號(hào)為低電平，表示結(jié)束本次請(qǐng)求，同時(shí)恢復(fù)PSTATE信號(hào)為初始的A狀態(tài)。接口狀態(tài)為P_CONTINUE。

T5時(shí)刻，設(shè)備端發(fā)現(xiàn)PREQ變成低電平，需要將PDENY信號(hào)驅(qū)動(dòng)成低電平。一旦控制器發(fā)現(xiàn)PDENY變成低電平，它就可以采取所需的任何轉(zhuǎn)換后操作。本次握手流程全部完成，接口狀態(tài)恢復(fù)為P_STABLE。

對(duì)于設(shè)備端，在復(fù)位時(shí)，必須將PACCEPT和PDENY置為低電平，但對(duì)PACTIVE沒有要求。如果設(shè)備必須進(jìn)入特定電源狀態(tài)才能進(jìn)行啟動(dòng)操作，則需要在設(shè)備復(fù)位時(shí)將PACTIVE位置為高位。如果不存在此類要求，ARM建議在設(shè)備復(fù)位時(shí)將所有PACTIVE置為低電平。

P-Channel的狀態(tài)為P_STABLE時(shí)，設(shè)備的復(fù)位信號(hào)才可以設(shè)置為有效。

當(dāng)設(shè)備的的復(fù)位被釋放后，設(shè)備要進(jìn)入初始化，此時(shí)控制器要設(shè)置PSTATE信號(hào)值，設(shè)備會(huì)采樣該信號(hào)值，從而完成正確的初始化流程。PSTATE要在復(fù)位信號(hào)無效后要保持穩(wěn)定。

設(shè)備要提供一個(gè)初始化時(shí)間（tinit），用來表示，復(fù)位之后，在所有可能的復(fù)位狀態(tài)下保證捕獲PSTATE值之前所需的設(shè)備時(shí)鐘周期數(shù)。PSTATE在這段時(shí)間內(nèi)必須保持穩(wěn)定。

以下是復(fù)位后，控制器等待tinit時(shí)間后，控制器再發(fā)起請(qǐng)求的握手流程。

下圖展示了控制器在復(fù)位解除前將PREQ置為高電平，然后等待P-Channel轉(zhuǎn)換完成后，再發(fā)出進(jìn)一步請(qǐng)求的情況。

下圖展示了控制器在復(fù)位解除后，使用相同的PSTATE值，并將PREQ設(shè)置為高的情況。

下圖展示了多狀態(tài)轉(zhuǎn)換的握手，從狀態(tài)A轉(zhuǎn)換到狀態(tài)B，然后再轉(zhuǎn)換到狀態(tài)C。

P-Channel的握手狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：

設(shè)備用PACTIVE向電源控制器提出要求，每個(gè)位代表不同的要求。PACTIVE位為高電平表示設(shè)備向控制器提出需求。如果PACTIVE為低電平，表示設(shè)備不再需要該需求。P-Channel握手獨(dú)立于PACTIVE，控制器可以不考慮PACTIVE而做出任何決策。但是，該設(shè)備可以拒絕任何不適當(dāng)?shù)恼?qǐng)求。換句話說，PACTIVE是獨(dú)立于握手協(xié)議的，PACTIVE可以是自定義實(shí)現(xiàn)的。 下圖展示了控制器根據(jù)設(shè)備的PACTIVE發(fā)出電源轉(zhuǎn)換請(qǐng)求的案例。本例子中：

PACTIVE[2]: State C

PACTIVE[1]: State B

PACTIVE[0]: State A

為了控制器的正確設(shè)計(jì)，設(shè)備端必須提供足夠的信息，包括：

所有設(shè)備支持的電源狀態(tài)，包括：PSTATE定義和編碼；PACTIVE每個(gè)比特位的分配；用于初始化狀態(tài)，推薦的PACTIVE值；不再使用的PACTIVE位。

設(shè)備支持的電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換，比如，如果控制器發(fā)起轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，設(shè)備采取的任何操作；哪些設(shè)備電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換可以被有條件地拒絕。

復(fù)位釋放后，用于初始化設(shè)備的PSTATE值

設(shè)備初始化時(shí)間tinit

P-Channel規(guī)范中，給出了一個(gè)例子。本例中，有兩個(gè)設(shè)備，三個(gè)電源域。Device 0位于power domain0，電源控制器使用PD0來控制。Device 1位于power domain1和power domain2，電源控制器使用PD1和PD2來分別控制。此例中，三個(gè)電源域是獨(dú)立的。

如果電源域不是彼此獨(dú)立的，而是由嵌套關(guān)系，如下圖所示。Device1內(nèi)部有3個(gè)電源域，分別為power domain 0，power domain 1，power domain 2，但是domain 0是domain 1和domain 2的父域，domain 1和domain 2是子域，也就是domain 0控制domain 1和domain 2。

電源控制器和device 1有3個(gè)P-Channel接口，但是都是在power domain 0中。這種情況下，電源控制與power domain 0的握手需要考慮子域的電源狀態(tài)。

審核編輯：劉清