[发明专利]一种事件驱动型常开唤醒芯片

说明书

本发明提出了一种事件驱动型常开唤醒芯片。每级由上一级输出的事件驱动工作，也即每一级在其输入信号满足软件编程的阈值条件时才能输出并驱动下一级，反之则处于待机状态。此外，芯片具有对信号的多种基本处理模式，如幅度，时间，斜率等，并且，可通过软件编程的方式设置各个基本模式对信号事件判断的阈值条件，以及对各个基本模式进行复杂的组合，实现对信号多样的高级检测模式，使芯片在保持超低功耗的同时具有通用性，也即软件定义芯片。本发明各个模块都是无时钟全异步的工作模式，它们无静态电流偏置，功耗极低。本发明的编程功能可以拓宽唤醒芯片的通用性，让其随着需求的实时变化而呈现相应的功能。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，涉及一种异步流水线结构软件定义的事件驱动型常开唤醒芯片。

背景技术

随着时代的发展，物联网设备、可穿戴医疗设备、移动电子设备等新兴电子技术及产品呈现爆发式发展和增长，考虑到产品的成本，体积，重量等限制条件，这些兴起的应用对集成电路芯片的功耗要求严格。为了避免频繁更换小体积小容量电池所造成的材料成本和人工成本，需要其芯片能持续工作数年甚至数十年而无需更换电池。不同于个人电脑、服务器等传统芯片应用场景，物联网等新兴应用的一大特点是，设备通常工作在随机稀疏事件的环境下，“随机”是指传感器所探测到的信号所包含的事件是随机发生的(例如：心脏病人的偶然发病)，而“稀疏”是指事件的间隔可能很久(例如：地震传感器检测到某地地震发生周期为一年)，在随机稀疏事件的背景下，芯片在保持低功耗的要求下需要常时开启待命，随时处理一切实时事件，显然，这是一项巨大的挑战。

近些年，许多国内外研究多采用周期性唤醒芯片的方式节省功耗，使芯片周期性的交替地进行“休眠-唤醒”，此方法在一定程度上能减小功耗开销，然而，为了不错过随时随机发生的事件，通常需要远远高于稀疏事件平均发生频率的唤醒频率让芯片能够捕获到每一个事件，产生了大量的无用功耗。

不同于周期性唤醒的工作模式，事件驱动型工作模式指芯片的工作与否完全取决于是否有事件的到来，没有事件时芯片长时间处于功耗极低的待机模式，有事件到来时它才进行工作，因此具有适应于新兴应用场景的超低功耗前景。

目前，国内外主要研究周期性工作模式的芯片以及某些专用领域的事件驱动型芯片(例如：语音信号识别唤醒领域)，但面对物联网等应用场景的多样性，芯片可能需要处理各类不同的信号(语音，图像，文字……)，并且可能需要对信号进行各种类型的处理(幅度，时间……)，因此，芯片需要具有一定的通用性从而能够应对各种需求。然而，目前为止，还没有一种具有极低功耗和通用性的面向物联网等新兴领域的芯片。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

针对以上现有技术中存在的问题和挑战，本发明提出了一种异步流水线结构软件定义的事件驱动型常开唤醒芯片。

本发明的目的在于提出一种超低功耗的具有通用性的唤醒芯片，对传感器接收到的各种信号进行可供选择的多种模式的预处理，输出唤醒信号以唤醒高性能模块进行高精度计算。

具体的，本发明提供了一种事件驱动型常开唤醒芯片，所述芯片具有多级流水线结构，每级由上一级输出的事件驱动工作，具体为在每一级在其输入信号满足软件编程的阈值条件时，输出并驱动下一级，在每一级在其输入信号不满足软件编程的阈值条件时，处于待机状态。

进一步的，所述芯片包括如下模块：模数转换模块，数字处理模块，幅度检测模块，时间检测模块，瞬时斜率检测模块，信号特征间隔检测模块，平均斜率检测模块，波峰波谷检测模块，模式识别模块，和可配置唤醒逻辑模块。

进一步的，所述流水线第一级包括：模数转换模块、数字处理模块；

流水线第二级包括：幅度检测模块、时间检测模块；

流水线第三级包括：瞬时斜率检测模块、平均斜率检测模块、信号特征间隔检测模块；