嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)(參考版)
2025-01-11 14:42本頁(yè)面
【正文】 典型手機(jī)的組成模塊 天線接口耳機(jī)/ M I C 接口L C D 、鍵盤等攝像頭射頻處理電路語(yǔ)音基帶處理電路L C D 背光驅(qū)動(dòng)器圖像處理電路中央處理器RAMFlash存儲(chǔ)卡時(shí)鐘電路電源與電源管理動(dòng)態(tài)電壓與頻率調(diào)節(jié) ? 數(shù)字電路的功耗與工作頻率成正比、與工作電壓的平方成正比，所以降低工作頻率、降低工作電壓可明顯降低功耗 ? 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié) (DVS， Dynamic Voltage Scaling) 是一種通過(guò)控制供電電壓調(diào)整系統(tǒng)功耗的技術(shù) ? 動(dòng)態(tài)電壓與頻率調(diào)節(jié)（ DVFS， Dynamic Voltage and Frequency Scaling） 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)的條件 ? 具有能對(duì)處理器負(fù)荷進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)的智能軟件或硬件 ? 電源管理模塊支持電壓調(diào)節(jié)，根據(jù)指令調(diào)節(jié)輸出電壓，使處理器工作電壓與其任務(wù)負(fù)荷相適應(yīng) ? 微處理器本身支持 DVS 技術(shù)，可以在一定的電壓范圍內(nèi)正常工作 FAN5355可編程穩(wěn)壓器 F A N 5 3 5 5LO U TCO U TVI NS C LS D AI2C 總 線CI N2 . 7 V ~ 5 . 5 VVO U T0 . 7 5 V ~ 1 . 9 7 5 V動(dòng)態(tài)電壓與頻率調(diào)節(jié) ? 工作電壓和工作頻率的調(diào)節(jié)相互協(xié)調(diào)、同步進(jìn)行，是實(shí)現(xiàn)處理器功耗動(dòng)態(tài)管理的有效方法 ARM處理器智能功耗管理 片 外 供 電電 路A R M S O C （ 片 上 系 統(tǒng) ）動(dòng) 態(tài) 時(shí) 鐘發(fā) 生 器硬 件 性 能監(jiān) 控 器動(dòng) 態(tài) 電 壓控 制 器智 能 功 耗管 理 硬 件部 件智 能 功 耗管 理 軟 件部 件操 作系 統(tǒng)應(yīng) 用 軟 件A R M 處 理 器性 能 參 數(shù) 通 信 接 口S O C 供 電IEM（ Intelligent Energy Manager) AVS（ Adaptive Voltage Scaling） Intel: SpeedStep 其它硬件功耗控制方法 ? 門控時(shí)鐘： 在寄存器的時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)上插入門控電路，產(chǎn)生一個(gè)消除寄存器不必要活動(dòng)的控制信號(hào)，減少了電路中不必要的信號(hào)翻轉(zhuǎn)，從而降低功耗 ? 接口電路的低功耗設(shè)計(jì)： 上拉電阻的阻值盡可能大些；不用的 CMOS輸入引腳接到信號(hào)地或高電平；沒(méi)必要的時(shí)候盡量不用信號(hào)驅(qū)動(dòng)器；繼電器、光耦、 LED的驅(qū)動(dòng)電路要避免長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)地消耗電流；等等 ? 限制輸入信號(hào)： 限制輸入信號(hào)，減少數(shù)據(jù)量，有利于控制系統(tǒng)功耗 軟件功耗控制方法 ? 采用低功耗優(yōu)化的編譯技術(shù) ? 用“中斷”代替“查詢” ? 用“宏”代替“子程序” ? 盡量減少處理器的計(jì)算量 ? 減少系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間 ? 實(shí)現(xiàn)電源的管理 采用低功耗優(yōu)化的編譯技術(shù) ? 高級(jí)語(yǔ)言程序比專家級(jí)的匯編 / 機(jī)器語(yǔ)言程序執(zhí)行速度降低，也意味著功耗的增加 ? 同一個(gè)程序，不同的編譯器、或編譯器不
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