DSP系统电源管理技术
在便携式应用中,低功耗是产品能否独树一帜的关键所在,其决定着产品的尺寸大小与操作时间。举例来说,如果您在跨越大洋的飞行时选择便携式DVD播放器作为消遣,那么电池寿命将会成为您的首选标准之一。在本文中,我们将集中讨论许多更为常用的基于软件的技术。首先,我们从讲解某些可用于嵌入式系统的电源管理技术开始,并谈谈其在实时应用中会遇到的诸多难题。电源效率既由硬件设计与组件选择决定,同时也由基于软件的运行时电源管理技术决定。本文后半部分将集中展示如何将技术子集成到用于数字信号处理器 (DSP)的实时操作系统 (RTOS) 中,从而使应用开发人员选择出可满足其应用要求的专用技术。我们将以德州仪器公司 (TI) 的 (TI) DSP/BIOS? 操作系统为作为实例,显示运行时电源管理软件技术的实施方法。
运行时电源管理技术
尽管我们讨论的是某些可扩大标准多线程读取操作系统 (OS) 的特定电源管理技术,但应当强调指出的是,采用抢先式 (preemptive) 的多线程读取OS本身常常能够实现显著的电源节约。不利用OS的实时应用常常要求应用周期性探询接口以检测事件。从电源角度看,这样的效率是相当低的。使用OS可使应用能够利用中断驱动模式,其中程序就会在需要的时候开始执行,以响应外部事件。此外,当基于OS的应用没有可做的事情时,其就会进入空闲线程,这时则可启动低功率操作模式,以减少功耗。
但是,操作系统除了能简单地为DSP内核启用空闲模式之外,其还需要提供复杂得多的电源管理支持。在实践中,大量功率被周边设备所消耗,可能是片上器件,也可能是外部设备,此外存储器也会消耗大量功率。任何电源管理方法都应当具备管理外设功耗的支持,这是至关重要的。此外,电压与功耗之间的平方关系意味着,更高效的方法是在要求较低电压的较低时钟速率上执行代码,而不是先以最高的时钟速率执行而后再转为空闲。我们将概括讲解在操作系统中实施电源管理支持的众多机遇：
系统上电行为：处理器及其片上外设一般均以最高时钟速率全面上电启动。不可避免的是,有些资源的供电启动还尚不需要,或者根本就不会在应用过程中用到。举例而言,MP3播放器就很少使用其USB端口与PC进行通信。在启动时,操作系统必须为应用提供一种调节系统的机制,从而关闭不必要的电源消耗器件或使之处于空闲状态。
空闲模式：CMOS电路中的有效功耗只有在当电路进行时钟计时的情况下才发生。通过关闭不需要的时钟,可以消除不必要的有效功耗。在等待外部事件时,大多数DSP都融入了暂时终止CPU有效功耗的机制。CPU时钟的"闲置"通常由"停止"或"闲置"指令触发,其在应用或操作系统闲置时进行调用。一些DSP进行多个时钟域分区,可以使这些域分别处于空闲状态,以中止未使用模块中的有效功耗。例如,在 TI 的TMS320C5510 DSP 中,可以有选择性地使6个时钟域闲置,其中包括CPU、高速缓存、DMA、外设时钟、时钟生成器,以及外部存储器接口。
除了支持闲置DSP及其片上外设之外,操作系统还必须提供用于闲置外部周边设备的机制。例如,一些编码译码器具备可以被激活的内置低功率模式。我们面临的一个挑战是类似看门狗定时器这样的
