威尼斯人平台-嵌入式系统电源管理软件比较

By admin in 国内 on 2021年2月17日

本文摘要:章节普适计算、智能空间等概念空前扩大了嵌入式系统的应用范围。

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章节普适计算、智能空间等概念空前扩大了嵌入式系统的应用范围。并且更加严格地拒绝了嵌入式系统的功能、稳定性、成本、体积和功耗。各种移动终端、可穿戴设备、消费电子产品、传感器网络节点等典型嵌入式设备容易受到能源消耗的影响,因此电力管理技术成为这些产品设计的关键。

电源管理技术以传统的电源管理设备和外围设备为基础,控制着大部分静态控制方式,正在向以没有智能电源管理功能的嵌入式微处理器融合操作系统为核心的智能管理软件动态静态融合的集成控制模式转变。为了应对电源管理技术面临的挑战,芯片制造商推出了效率较低的电源管理芯片和能源管理功能更强大、更精细的微处理器。

在此基础上,如何设计高效智能的系统软件,对嵌入式设备进行能源管理成为研究热点。本文以典型硬件的电源管理功能为基础,分析了几种代表性嵌入式操作系统的电源管理建设,并研究了电源管理系统软件的现状和适用性。

电源管理基本概念和方法在内置电池电源的系统中,通常使用高效电源管理芯片来解决电源管理或问题能源市场需求。但是,这两种技术的发展不符合慢芯片动态功耗和静态功耗。电路工作或逻辑状态旋转时会发生动态功耗,当旋转不再发生时,泄漏电流不会引起静态功耗。

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电源电压Vdd消耗的电力P等于公式(1)。右:P=C*V2dd*fC VddIQ(1),其中C是电容器,fC是电源频率,Vdd是电源电压,IQ是泄漏电流。C*V2dd*fC是动态功耗。

VddIQ是静态功耗。随着芯片运行速度的加快、流程尺寸的大幅增加和密度的减少,动态和静态功耗也大幅增加,增加了电源管理的复杂性。有一种方法可以协商根据系统阻抗进行性能调整的高性能和低功耗之间的对立。

在公式(1)中,我们可以看到,对等效阻抗的动态功耗量与供电电压的平方成正比,与运行频率成正比。增加电源电压,降低处理器的时钟速度,功耗不会以圆形平方速度增加,而是减少正常运行时间。另外,可以通过暂停芯片模块的时钟和电源来降低功耗,重新启动模块时需要额外的能源消耗。

因此,可以有效地利用这些能源管理方法,在性能和功耗之间实现最佳平衡,而不是最大限度地节约能源。对嵌入式微处理器电源管理的反对从8位单片机到32位高性能处理器,在一定程度上反对电源管理功能。例如,处理器反对各种电源状态,如图1右侧所示。

当系统电源状态处于转换到系统操作状态(Run)时,设备都长时间工作。闲置时,处理器会根据特定模式执行适当的节能。

悬挂状态下,处理器悬挂,主内存在节能的自制模式下工作,只能在电源管理电路、水兴电路后工作。传统的单片机、ARM等32位RISC处理器通常反对上述模式,下面将另行说明。单片机的电源管理在传感器网络应用中,传感器节点通常使用廉价的8/16位单片机,电池寿命非常重要。

节点按功率消耗。有四种模式:从小到大的睡眠中(sleep)、空闲(idle)、接管(receive)、传输(transmit)。

大部分时间,节点处于睡眠中和闲置模式,只有少量的能源消耗。ATMEL是采用picoPower技术的AVR微控制器,大大降低了功耗。这些技术还包括超强低功耗结晶、睡眠中模式自动中断和轻型战士低压传感器、几乎可以暂停对外围设备供电的节电寄存器,以及需要重新打开特定针输出的数字输出中断寄存器。

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PicoPower技术可大幅减少工作电流,增加停电状态下不必要的功耗,从而缩短电池寿命。ARM的电源管理技术ARM是一种卓越的低功耗技术,被广泛应用于消费者电子等领域。

ARM构建了不同级别的低功耗管理技术,如表1的右图所示。表1ARM是功耗管理级别Architecturelevelsystemlevellocklevellogiclevelprocesslevel动态低功耗技术构建clockgatingclockingdomainsvoltagedomainslows slowpowered耗电量如表2的右图所示。表2Cortex-M3能耗1m Hz16 M Hz32 Mhzactivemw 0.29 Mw 4.5M w9 Mwsleepmw 0.01 Mw 0.16 Mw 0.3 Mwstandbyw 1 w1 W1w高级ARM处理器也反对更强的电源管理功能,将电压调节和频率调节相结合,实现动态电压调节(DVS)自适应电压调节(AVS)构建为闭环电压控制系统,需要选定的频率、电压,以获得良好的节能效果。例如,对于TI OMAP1610(ARM926E核心)处理器,内部可调整参数包括CPU电压、DPLL频率控制、CPU频率控制、交通控制器(TC)、外部设备控制器、DSP工作频率、DSPMMU频率、DSP MMU频率等定义操作点(OP)数据结构,如表3右侧所示,抽象出响应频率、电压等能耗水平。

表3OMAP1610操作员点参数中,192MHz-1.5V操作员点参数1500为OMAP3。

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