发明领域本发明涉及一种半导体器件，包括一个或多个电源域、时钟发生器模块、可选地电压发生器模块、以及电源管理单元。本发明还涉及一种用于管理半导体器件的操作模式的方法。
背景技术：
1、文献us8975916披露了一种包括数字子系统、时钟子系统和电源管理子系统的核心架构。电源管理子系统可以实施和管理电源模式。基于应用的功率和处理要求来进入和退出电源模式。电源模式可以由cpu基于程序的执行来控制，或者它可以由外部控制器通过写入电源子系统内的寄存器来控制。
2、例如，文献us2009/089599和us2019/0079573披露了一种包括处理单元的微控制器，该处理单元具有正常功率操作模式和低功率操作模式。该处理单元进一步具有连接到该处理单元的数字电路系统。软件启动睡眠模式，然后微控制器及其所有部件被禁用。
3、现代半导体器件(比如微控制器(mcu))通常被划分为包含提供各种功能的模拟和/或数字电路的多个域。每个域通常可以用变化频率的时钟来运行，可以是时钟门控(意指没有时钟信号到达该域)的，和/或可以是电源门控(意指没有电力供应给该域)的。为了节省电力，现代数字半导体器件通常具有使用时钟缩放、时钟门控以及功率缩放、电源门控的组合来实施的不同的操作模式，以用于不同的域。通常，这些操作模式中有活动模式(所有域都是活动的并且最高的时钟频率是可用的)、睡眠模式(一些域是时钟门控的)和深度睡眠模式(一些域是时钟门控和电源门控的和/或其他一些域以较低的时钟频率运行)。因此，半导体器件的可用功能和性能随这些模式而变化。用户可以在任何时候通过软件选择适合应用需求的最低消耗模式。核心ip供应商(如arm)对这些操作模式进行模糊地定义，而mcu制造商通常对它们进行具体定义。通常，制造商会定义超过3种操作模式，从而提供更细粒度的功率控制。随着操作模式的数量以及mcu的复杂性增加，对于用户而言，编写在恰当的时间将mcu设置为恰当的模式的软件变得越来越复杂。例如，用户一般必须经由多个寄存器来控制时钟发生器和电压发生器，以将它们设置成实现目标操作模式的这种状态。这理解和应用起来往往并不容易。由于用户不能正确地编写软件，操作模式就不能被正常使用，因此这通常会导致非最佳的功耗。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种半导体器件，其中，能简单且高效地选择和配置操作模式以最小化功耗。
2、本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。
3、根据本发明的第一方面，提供了一种具有多个操作模式的半导体器件，该半导体器件包括
4、-该半导体器件的操作所需的部件，这些部件各自具有可从多个操作条件中选择的操作条件(通常但不限于如电压调节器或时钟发生器等服务部件)；
5、-一个或多个外围设备，该一个或多个外围设备各自被配置为根据一个或多个配置中的选定配置向该半导体器件提供功能(比如但不限于通信、定时、感测或安全功能)；
6、-适于执行软件应用程序的核心，所述软件应用程序适于选择所述外围设备中的一个或多个的配置并发出睡眠请求；
7、该半导体器件进一步包括电源管理单元(pmu)，该电源管理单元具有用于接收所述外围设备中的一个或多个的配置的第一输入端口、用于接收来自执行所述软件应用程序的所述核心的睡眠请求的第二输入端口、以及被配置用于在接收到所述睡眠请求时根据所述外围设备中的一个或多个的配置从所述多个操作模式中选择操作模式的控制逻辑模块。
8、优选地，在该半导体器件中，所述外围设备中的一个或多个包括包含一个或多个位的外围设备控制和状态寄存器(pcsr)，该一个或多个位包括用于将该外围设备设置为操作打开或关闭状态并且用于提供有关该外围设备的状态信息的位，该半导体器件包括用于在所述核心与所述外围设备中的所述一个或多个之间交换数据的第一总线，所述软件应用程序适于通过所述第一总线发送数据来选择所述外围设备中的一个或多个的配置。
9、在本发明的第一实施例中，在该半导体器件中，所述外围设备中的一个或多个包括用于接收一个或多个时钟的时钟输入端子；该半导体器件的所述部件之一是包括一个或多个时钟发生器的时钟发生器模块，该一个或多个时钟发生器被配置用于产生时钟并向所述一个或多个外围设备的所述时钟输入端子提供时钟，并被配置用于接收用于打开或关闭这些时钟发生器中的每一个和/或确定要产生的频率的第一命令；并且pmu被配置用于在接收到所述睡眠请求时根据所述选定的操作模式发送所述第一命令，以将所述半导体器件设置为所述选定的操作模式。
10、在本发明的第二实施例中，该半导体器件包括一个或多个电源域，该一个或多个电源域各自包括所述外围设备中的一个或多个；所述一个或多个电源域中的一个或多个进一步包括用于接收电压以为该电源域供电的电压输入端子；该半导体器件的所述部件之一是包括一个或多个电压发生器和电压输出端子的电压发生器模块，该一个或多个电压发生器和电压输出端子分别被配置用于产生一个电压并向所述电压输入端子中的至少一个提供一个电压以为所述一个或多个电源域供电，并被配置用于接收用于打开或关闭这些电压发生器中的每一个和/或确定要产生的电压的第二命令；该pmu被配置用于在接收到所述睡眠请求时根据所述选定的操作模式发送所述第二命令，以将所述半导体器件设置为所述选定的操作模式。
11、在本发明的所述实施例中，可以在该pmu与这些时钟发生器中的每一个之间提供用于该时钟发生器的一根导线，以用于发送所述第一命令。
12、在本发明的所述实施例中，可以提供第二总线以在所述pmu与所述时钟发生器模块之间交换数据，所述pmu和所述时钟发生器模块被配置用于通过所述第二总线分别发送和接收所述第一命令。
13、在本发明的所述第二实施例中，可以在该pmu与该时钟发生器之间提供用于这些电压发生器中的每一个的一根导线，以用于发送所述第二命令。
14、在本发明的所述第二实施例中，可以提供第二总线以在所述pmu与所述电压发生器模块之间交换数据，所述pmu和所述电压发生器模块被配置用于通过所述第二总线分别发送和接收所述第二命令。
15、所述第一总线和所述第二总线可以有利地相互连接以形成单条总线。
16、在本发明的所述第二实施例中，在电压输出端子与电压输入端子之间提供有电源门控开关，以用于在该开关接通时向该电源域提供电力，以及用于在该开关断开时对提供给所述电源域的电压进行门控；所述电源门控开关(140)由第三命令控制，该pmu(130)被配置用于在接收到所述睡眠请求时根据所述选定的操作模式发送所述第三命令，以将所述半导体器件(10)设置为所述选定的操作模式。
17、在本发明的所述第二实施例中，所述电源域中的一个或多个可以包括分频器模块，该分频器模块被配置用于接收来自该时钟发生器模块的时钟并用于将所述时钟分成具有不同频率的多个时钟。
18、根据本发明的第二方面，提供了一种操作根据本发明的半导体器件的方法，该方法包括以下步骤：
19、1.所述软件应用程序根据应用需求来设置所述外围设备中的一个或多个的配置；
20、2.所述软件应用程序决定转换到不同的操作模式；
21、3.该pmu收集所述外围设备中的至少一个的配置；
22、4.该pmu的控制逻辑根据所述外围设备中的一个或多个的配置来选择该半导体器件的操作模式。
23、优选地，在该方法中，该pmu根据所述选定的操作模式发送所述第一命令和/或所述第二命令和/或所述第三命令。
1.一种具有多个操作模式的半导体器件(10)，该半导体器件包括
2.根据权利要求1所述的半导体器件(10)，其中，所述外围设备(60)中的一个或多个包括包含一个或多个位的外围设备控制和状态寄存器(pcsr)(30)，该一个或多个位包括用于将该外围设备(60)设置为操作打开或关闭状态并且用于提供有关该外围设备的状态信息的位，该半导体器件包括用于在所述核心(12)与所述外围设备(60)中的所述一个或多个之间交换数据的第一总线(16)，所述软件应用程序(14)适于通过所述第一总线(16)发送数据来选择所述外围设备中的一个或多个的配置。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的半导体器件(10)，其中，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体器件(10)，其中，
5.根据权利要求3或4中任一项所述的半导体器件(10)，其中，在该pmu(130)与这些时钟发生器(105)中的每一个之间提供用于该时钟发生器的一根导线，以用于发送所述第一命令。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的半导体器件(10)，其中，提供第二总线(17)以在所述pmu(130)与所述时钟发生器模块(100)之间交换数据，所述pmu(130)和所述时钟发生器模块(100)被配置用于通过所述第二总线(17)分别发送和接收所述第一命令。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的半导体器件(10)，其中，在该pmu(130)与该时钟发生器之间提供用于这些电压发生器(75)中的每一个的一根导线，以用于发送所述第二命令。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的半导体器件(10)，其中，提供第二总线(17)以在所述pmu(130)与所述电压发生器模块(70)之间交换数据，所述pmu(130)和所述电压发生器模块(70)被配置用于通过所述第二总线(17)分别发送和接收所述第二命令。
9.根据权利要求6或8中任一项所述的半导体器件(10)，其中，所述第一总线(16)和所述第二总线(17)相互连接以形成单条总线。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的半导体器件(10)，在电压输出端子(80)与电压输入端子(40)之间提供有电源门控开关(140)，以用于在该开关接通时向该电源域提供电力，以及用于在该开关断开时对提供给所述电源域的电压进行门控；所述电源门控开关(140)由第三命令控制，该pmu(130)被配置用于在接收到所述睡眠请求时根据所述选定的操作模式发送所述第三命令，以将所述半导体器件(10)设置为所述选定的操作模式。
11.根据权利要求4至10中任一项所述的半导体器件(10)，其中，所述电源域中的一个或多个包括分频器模块(65)，该分频器模块被配置用于接收来自该时钟发生器模块的时钟并用于将所述时钟分成具有不同频率的多个时钟。
12.一种操作根据权利要求1至11中任一项所述的半导体器件的方法，包括以下步骤：
13.根据权利要求12所述的方法，包括以下步骤：
