嵌入式系統電源管理實(shí)現對比

高端ARM處理器還支持功能更強大的電源管理功能，通過(guò)電壓調節與頻率調節相結合，極大地降低功耗，提高能量效率。動(dòng)態(tài)電壓調節(DVS)是通過(guò)對系統的負載預測，在一個(gè)開(kāi)環(huán)電壓控制系統中用多組能耗級別的頻率、電壓對來(lái)實(shí)現。自適應電壓調節(AVS)用一個(gè)閉環(huán)電壓控制系統來(lái)實(shí)現，它無(wú)需配對的頻率、電壓，能提供更優(yōu)的節能效果。

例如以TI的 OMAP1610(ARM926E核)處理器為例，內部可以調節參數包括：CPU電壓，DPLL頻率控制，CPU頻率控制，交通控制器(TC)，外部設備控制器，DSP運行頻率，DSP MMU頻率，LCD刷新頻率。通過(guò)定義操作點(diǎn)(Operation Points，OP)數據結構來(lái)抽象表示頻率、電壓等能耗級別，如表3所示。表3 OMAP1610操作點(diǎn)參數

其中，192MHz-1.5V操作點(diǎn)參數1500表示OMAP3.2核心電壓1500mV；16表示DPLL頻率控制12MHz晶振輸入倍頻16倍；1表示分頻為1；1表示OMAP3.2核心分頻為1(所以它運行在192MHz)；2表示TC(交通控制器)分頻為2(所以它運行在96MHz)；如果使用TI的DSP代碼，則后四個(gè)參數為不可控，均使用默認值。

更先進(jìn)電源管理功能的嵌入式微處理器還有90nm工藝的Marvel PAX300系列，提供更細顆粒的電源管理技術(shù)(稱(chēng)為MSPM)，API和驅動(dòng)程序；飛思卡爾iMX31支持DVFS(動(dòng)態(tài)的電壓和頻率調節)和DPTC(動(dòng)態(tài)的處理器溫度補償)等技術(shù)，它配合飛思卡爾MC13783和MC34704 IC管理器件，Linux驅動(dòng)和策略管理代碼，用戶(hù)可以方便地構建一個(gè)具備優(yōu)秀電源管理能力的嵌入式系統。

ARM 與國家半導體(NS)開(kāi)發(fā)出了先進(jìn)的能量管理解決方案，智能能量管理器(IEM)預測軟件決定了處理器可以運行的最低性能級別，同時(shí)，通過(guò)智能能量控制器(IEC)的幫助、通過(guò)自適應功率控制器(APC)與外部能量管理單元(EMU)一起工作，使處理器運行在能保證應用軟件正確運行的最低電壓和頻率下。

典型嵌入式系統能耗組成

典型嵌入式系統，例如移動(dòng)終端，其能耗主要部件包括嵌入式微處理器(CPU)、內存、LCD及背光，電源轉換部件，其他部件還可能包括基帶處理器、DSP、外設控制器等。據統計，CPU占20%~25%，LCD以及背光占用了20％，內存占15％，電源轉換占5%~10％，其他的組成占用剩余的30%~40%。典型嵌入式系統的能耗組成如圖2所示。

在這些元件中，有些元件性能指標和能耗固定；有些元件可在不同時(shí)間工作，并有多種可控的耗能狀態(tài)。后者的有效使用成為系統節能的關(guān)鍵所在。