嵌入式系统低功耗设计

发布时间：2020-06-22 08:16

【摘要】：随着无线通信技术、移动互联网技术和集成电路制造技术的发展,嵌入式系统的应用在全世界得到迅猛发展。以智能手机为代表的嵌入式系统越来越普及,伴随着智能手机功能越来越多,应用越来越丰富,使功耗问题成为人们关注的焦点。如何进行低功耗设计,已成为智能手机开发过程中最为关键的问题之一。本文对嵌入式系统低功耗设计方法进行了分析,系统地研究了一款智能手机的低功耗设计方案。本文从影响智能手机功耗的因素分析着手,分别从硬件和软件两个方面实现低功耗设计。在硬件低功耗设计方面,分别从应用处理器选择、射频功放供电设计和LCD背光CABC控制三方面进行了原理和实现的详细介绍。通过功耗和性能对比,选择低功耗、高性能的OMAP3630应用处理器,构建本课题的低功耗硬件平台。通过给射频功放提供单独的DCDC供电方案来降低该模块的功耗,使通话功耗降低10%,数据业务功耗降低13%。通过采用CABC的背光控制方案,实现LCD背光电路的降功耗设计,特别是当背景图片较暗时,可以达到40%的降功耗效果。在软件低功耗设计方面,在分析了Android系统的电源管理机制后,一方面,针对系统sleep状态,优化驱动设计来降低系统待机功耗,使待机功耗降低30%。另一方面,针对系统AWAKE状态下的低功耗设计,首先分析智能手机用户常用的使用场景,然后,从增加省电模式和优化通话省电两方面实现软件低功耗设计。省电模式是在一般模式的基础上,对铃声、LCD背光和键盘背光的设置进行优化设计,增加一种手机模式,来降低系统功耗;通话省电是针对通话时的LCD背光和键盘灯进行优化设计,降低通话时的手机功耗。在软件设计时,还充分考虑到对用户体验的影响,设计一键省电方案和合理的用户操作界面,在满足用户使用习惯的同时,实现低功耗设计。最后,针对本课题研究的智能手机,对整机待机功耗和通话功耗进行实验室测试,待机功耗降低了30%。射频功放降功耗使通话功耗降低了10%,而通话省电的降功耗措施,使通话功耗降低了8%。达到了低功耗设计目标。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP368.1
【图文】：

基本原理,技术,功耗,调度算法

合理的应用策略，对各种应用场景进行合理的功耗管理，下来将详细介绍。务调度器统中，嵌入式处理器既是系统中最重要的资源，也是系统操作系统中，处理器的管理至关重要，其主要体现在低功功耗任务调度器的核心思想是，设计一个调度算法，使处务，同时使其以最低功耗执行。耗调度算法主要是基于 DPM（Dynamic Power ManagemenVS（Dynamic Voltage Scaling ，动态电压调节）技术[22工作负载具有不均匀性以及动态变化性，系统的的工作负发生变化，所以可以通过关闭设备（DPM 技术）或动态调术)来取得系统性能和功耗之间的平衡[23]。是在处理器不工作时，使其设置为低功耗模式，从而降低基本思想。

工作过程,低功耗

图 2-2 DVS 工作过程Figure2-2 Working Process of DVS备驱动是物理层硬件和操作系统之间的接口，操作系统只有通过作。所以，硬件的低功耗特性，必须通过驱动层，才能被动设计包括两方面：1）根据硬件特性，设计合理的控制操作，引起功耗的浪费。设备只有通过对寄存器一系列设置之后，才能进入低功耗以，驱动程序设计时，要按照不同硬件设备的要求，设计达到理想的低功耗状态。同时，当设备从低功耗状态转为设置。设计也要防止对硬件不当的设置，引起系统功耗的增加。输入接口时，要结合 CMOS 电路的特点，设置成特定的状

【引证文献】