高性能嵌入式终端节能技术研究Li
ux嵌入式系统节能1引言目前各种嵌入式设备为我们的生活带来了方便其功能越来越强大随之而来电源问题成为大家关注的焦点。目前嵌入式终端都采用电池供电其寿命受电池寿命约束而电池技术远远滞后于处理器技术的发展速度1。例如笔记本电脑充满电后的使用时间平均在六小时左右大屏幕智能手机的工作时间一般不超过两天。因此如何降低嵌入式终端功耗延长其使用寿命成为嵌入式系统进一步发展的瓶颈。本文以应用十分广泛的嵌入式高性能ARM架构芯片S3C2440为例从软件设计角度出发以嵌入式Li
ux操作系统为例修改嵌入式终端的启动加载程序Bootloader、嵌入式Li
ux内核完全实现了动态电源管理技术最大程度延长终端寿命。2动态电源管理介绍动态电源管理Dy
amicPowerMa
ageme
tDPM通过管理系统负载调节系统状态达到节能目的这些调节是在系统运行时动态进行的而不像传统电源管理技术一样需要人工干预。DPM包括动态电压调节Dy
amicVoltageScali
gDVS技术即在系统空闲时调节供电电压与处理器运行频率达到节能目的。类似的理念可以应用到外围设备即当外围设备处于空闲状态时降低其运行速度、供电电压直至将其关闭等。文献23阐述的电源管理技术事实上就是APM只实现了设备的睡眠与重启等功能不能在系统运行时动态的管理各个设备状态从而无法将功耗最小化。21DPM原理探究CMOS数字电路的电路功耗构成有三部分分别是静态功耗、动态功耗、短路功耗。相对动态功耗而言短路功耗与静态功耗可与忽略不计。动态功耗是指电容充放电功耗和短路功耗是由电路的翻转造成的其计算公式为
1E为CMOS电路动态功耗为CMOS芯片的负载电容V是电路供电电压是CMOS芯片时钟频率。从式1可见CMOS电路中动态功耗与电路工作频率成线性关系与电路工作电压呈二次平方关系。因此可以想到降低系统功耗的方法在系统允许情况下降低信号频率与工作电压。这两种方法可以结合使用例如在系统无负载的情况下关闭不工作的负载在系统工作负载不高的情况下降低CPU工作电压或频率。3DPM底层代码实现DPM提供一种操作系统级别电源管理机制即在系统运行时根据负载、工作量的大小在实时调整系统参数的同时满足系统工作最低要求从而实现细粒度、智能化的电源管理以达到最大可能节能的目的4。DPM涉及几个重要概念操作点即电源管理的一组配置数据其一旦确定能源消耗率和系统性能即确定操作状态即系统运行状态操作策略即电源管理的高级抽象负r