嵌入式系统低功耗设计方法研究

发布时间：2021-11-24 00:24

　　随着现代电子技术的不断提高,芯片的集成度和速度也不断提高,同时伴随着移动设备需求的不断增加,电路的功耗已经成为继速度、面积、可测性之后电路设计者必须考虑的因素。嵌入式系统的应用也越来越广泛。因此低功耗嵌入式体系结构的研究已经成为嵌入式设计的一个重要研究方向。本文在详细分析了CMOS数字电路的功耗模型的基础上,进一步探讨了各种低功耗设计的方法。并分硬件和软件两方面综合设计,最终在AT89S51单片机上进行了嵌入式系统低功耗的整体设计。通过研究和具体的方案实现,证明合理地使用低功耗设计手段对于降低处理器的功耗是非常有效的,采用这种方式进行嵌入式系统的低功耗设计可以取得有效的成果。本文的主要贡献有:硬件设计:本文提出一种基于LM2596线性电源的供电电路和由美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗实时时钟芯片设计方案,并给出实际连接方式。着重从硬件方面以最低功耗达到所需功能。软件设计:本文以嵌入式实时操作系统μC/OSⅡ为例,讨论了利用μC/OSⅡ内核扩展接口将空闲任务接口修改;增加了一个睡眠队列,并利用睡眠队列进行低功耗调度,说明利用μC/OSⅡ内核扩展接口实现一个低功耗系统的可行性。... 

【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

COM反相器的瞬间导通电流从图2一1的波形图还可以看到，石;与输入信号的频率有关，频率越高石，越大

在以上三种电路功耗中，CMOS电路充、放电功耗是主要的。CMOS电路的动态功耗主要是由于参数化的负载电容充放电造成的，它和具体逻辑单元的负载电容CL及供电电压VDD的平方成正比，它是动态功耗的主要来源。只_全兰2T公式(2一3)②冒险功耗模型〔l3j在实际的电路中，器件以及传输线都存在延时，这就可能导致器件由于输入变化时刻的不同，输出产生无法控制的、无用的(甚至有害)的跳变。这类跳变统称位竞争冒险(Glitch)。A一毕书下绮讥_匕上已，七了一一了人理想r，.:际Y尸舒想j实翔;诬图2一3竞争冒险产生原理

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【参考文献】：
期刊论文
[1]嵌入式系统中软件优化的低功耗研究[J]. 王力生,夏志江.  单片机与嵌入式系统应用. 2006(04)
[2]一种减少嵌入式处理器功耗的综合DVS方法[J]. 杨雪金,南余荣,俞立.  计算机工程与应用. 2005(14)
[3]低功耗编译技术综述[J]. 胡定磊,陈书明.  电子学报. 2005(04)
[4]动态时钟配置下的SoC低功耗管理[J]. 张拥军,杨军,茆邦琴,胡晨.  单片机与嵌入式系统应用. 2004(04)
[5]嵌入式系统面向低功耗的协同设计[J]. 吴业进,刘锋.  单片机与嵌入式系统应用. 2003(07)
[6]基于单片微处理器的应用系统的低功耗设计技术[J]. 黄石红,高伟,陈勇.  工业控制计算机. 2001(12)
[7]低功耗数字系统设计方法[J]. 梁宇,韩奇,魏同立,郑茳.  东南大学学报(自然科学版). 2000(05)
[8]怎样构成低功耗单片机系统[J]. 赵晓安.  自动化仪表. 2000(06)



本文编号：3514918