Cortex—M0＋内核Kinetis L系列的低功耗机制分析-论文.pdf

《Cortex—M0＋内核Kinetis L系列的低功耗机制分析-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、Cortex—MO+内核KinetisL系列的低功耗机制分析沈忱’，王宜怀，李成金’，胡宗棠(1．苏州大学物理科学与技术学院，苏州215006；2．苏州大学计算机科学与技术学院)摘要：以Freescale公司KL25微控制器为例，从软硬件功耗模型、优化软硬件功耗因子等角度，分析了超低功耗内核KL系列低功耗实现机制，阐述了在不同功耗模式下与之对应时钟模式的关系以及低功耗中断策略，同时与几款典型微控制器进行了比较分析，给出了KL25在低功耗应用中的性能参数，为KinetisL系列的低功耗应用提供了技术基础。关键词：ARMCortex—M0+；KL25

2、；低功耗机制；功耗模型中图分类号：TP368文献标识码：AAnalysisofLowPowerConsumptionMechanismofKinetisLSeriesBasedonOortex．MO+KernelShenChen，WangYihuai，LiChengjin，HuZongtangz(1．DepartmentofPhysicalScienceandTechnologySoochowUniversity，Suzhou215006，China~2．DepartmentofComputerScienceandTechnology，Sooch

3、owUniversity)Abstract：Thepaperanalyzesthemechanismoflowpowerimplementation，basedonFreescaleKL25seriesmicrocontroller，fromtheperspectiveofthehardwareandsoftwaremodelandtheinterruptionstrategy．Alsothepapercompareswithafewtypicalchipsforpro—vidingtheperformanceparametersofKL25．E

4、ventuallyitprovidesthetechnicalbasisoflowpowerapplicationsfortheKinetisLseries．Keywords：ARMCortex-MO+；KL25；lowpowerconsumptionmechanism；powerconsumptionmodel关的晶体管内部电容C被充电，其功耗大小依赖时钟频引言率f，信号翻转概率N，芯片核心电压V；静态功率消耗是目前研究分析该系列微控制器低功耗机制资料较少，指逻辑门不活动时晶体管开关引起的亚阈值漏电和氧化对开发者而言其低功耗机制理解不够可能会导

5、致开发低栅栅极漏电，大小与芯片核心电压V、晶体管开关阈值功耗应用难度较高。鉴于此，本文以KL25微控制器为硬(V)、工作温度T有关。其硬件功耗模型：件平台，对比分析业界几款典型低功耗微控制器低功耗技P—Pdvn～+P。：C·N·Vf+V·Il(1)术，总结了功耗参数及性能；充分分析了影响功耗的因素其中1一exp(一qV／KT)，P⋯表示系统动态功耗；并给出这些功耗模型的优化方法以阐述其低功耗机理；研P表示系统静态功耗。由式(1)可以看出，动态功耗与究了KL25不同等级功耗模式和时钟模块MCG之间软件电压二次方成正比，与频率成线性关系；静态功耗与温

6、度、可配关系，并应用在实验室开发的KL25微控制器最小板晶体管开关阈值成指数关系。所以，低功耗优化可从两方载系统SD—FSL—KL25一EVB平台上，实际测试评估了面着手。KL25微控制器运行性能。该分析研究对嵌入式低功耗在优化动态功耗方面，如降低时钟频率、时钟门控技应用产品的开发有着较大的实用价值。术以减少电路活动次数；缩小门极驱动的过驱线圈大小，减少驱动电容值(如低k电介质材料或低阻抗／电容铜轨1功耗因素模型研究与分析技术)；利用多重电压区域，平衡逻辑门功耗与门极开关速1．1硬件功耗模型度等。目前，基于CMOS主流制程工艺，从硬件角度，其功在

7、优化静态功耗方面，如在关键时序路径上使用低开耗主要分为动态功耗和静态功耗，并随着工艺尺寸变小，关阈值(V)的晶体管，而在非关键路径使用高开关闭值晶体管静态功耗成为影响低功耗设计的主要因素。(V)的晶体管的多阈值CMOS技术；剥离持续供电和可动态功率消耗发生在逻辑门状态切换时刻，与门极相关断供电的片上门控电源(PowerGating，PG)技术以及更敬请登录网站在线投稿2014#-g3期《牟机嵌入式彖皖应同》9加特殊的状态保持门控电源(StateRetentionPG)技术，都表1微控制器性能参数能降低芯片漏电流和静态功耗。MCU型号MSP430F

8、XXPIC24FXXSTMI15xxMKI25XX1．2软件功耗模型16位一RISC16位RISC32位一RISC32位一RISC一架构