嵌入式系统的动态电源管理架构

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1、嵌入式系统的动态电源管理架构

2、第1内容加载中...硬件上提供的低功耗机制，需要软件实现上来发挥它的效能。理想的条件下，是希望在系统中，以“功率监控（poouseg(this)">2DPM构架需求DPM构架是结构化的规则和机制来整合系统不同组件的DPM技术或者相关算法，使之能从整个系统的角度来着眼系统的电源管理问题，而不是仅仅局限于系统的某一组件。　　①DPM构架应具有灵活性。由于嵌入式系统没有一个开放式的统一标准，因此DPM系统构架应具有灵活性，使之能在不同平台中得到应用。DPM系统尽管作为操作系统的一个独立模块，但是应该和操作系统透明，上层的应用通过DPM间接

3、对硬件提供的电源管理机制进行控制，无须考虑底层的硬件细节。　　②DPM构架需要收集系统的资源利用信息。DPM系统通过收集上层应用的信息和设备的信息，利用这些信息作出决策，进行整个系统范围内的电源管理。　　③DPM应支持普通任务和功能监控任务并发管理机制。理想的情况下，对于每一个应用都希望功率监控，这样可以大大降低系统的能耗。然而，实际中，应用开发来自不同的厂商，大多数是对硬件透明的，因此实现每一个任务的功率监控是非常困难的；只有少数关键程序，由嵌入式系统的设计者开发。因为他们熟悉硬件的特性，可以实现功率监控，所以，在DPM系统中，应用采取某种机制实现两种混合任务

4、的电源管理。　　④DPM对外设管理应具有透明性。外设状态的变化应该做到和上层应用的DPM策略无关，不会因为外设状态的变化，而影响上层所采用的DPM策略的变化。　　⑤DPM构架应支持硬件提供的电源管理机制和技术。比如DVS、DFS，系统的不同电源模式（活动、睡眠、冬眼），外设的时钟管理，外设的自动睡眠技术等等。　　3DPM构架描述首先需要明确的是，DPM不是DVS算法，也不是功率监控的操作系统，更不是类似ACPI的电源管理控制机制。它其实是一个操作系统模块，负责管理运行时态的电源管理。DPM策略管理者和应用程序通过简单的API和该模块交互。尽管没有ACPI应用广泛

5、，DPM架构却可以对设备和设备驱动进行管理，这样就适合对高整合的SoC处理器进行有效的电源管理。本文提出的DPM是以策略框架（policyframeouseg(this)">（３）策略和策略管理者ＤＰＭ最高级的抽象对象是策略。定义一个策略就是定义每个操作状态所映射的操作点。在系统中，对某个电源管理方案必须至少定义一个策略，也可以根据不同情况不定期义多策略。在多策略电源方案中，需要策略管理器来协调不同的策略。策略管理器可以从操作系统、用户调用、运行程序、物理设备收集信息从而作出策略决策。策略管理器的位置（用户空间和内核空间）、所收集信息的内容和形式以及相应的操作，

6、需要系统的ＤＰＭ设计者来定义和实现。（４）设备管理和同等操作点类在ＤＰＭ架构中，策略管理者不会直接对设备的状态进行管理，而是通过底层的设备驱动来管理设备的能耗。在某个操作状态下，映射一类可以在该状态下能被系统接受的操作点。在该状态下，当某个睡眠的设备需要被唤醒的时候，通过驱动对ＤＰＭ声明约束（constraints），接着ＤＰＭ在这一类的操作点中选择另外一个操作点，使得该操作点下，该设备能够正常工作，选择的机制可以在策略中定义。简单的方法是选择该类中合法的（满足约束条件）能耗最低的操作点，或者是特别指不定期某个操作点。４　ＤＰＭ模块实现在实时嵌入式操作系统Ｎuc

7、leus微内核中实现了ＤＰＭ模块，采用的平台是基于ＴＩ　ＯＭＡＰ１６１２的ＴＤＳＣＤＭＡ无线终端参考设计（３２ＭＢ　ＤＤＲＡＭ，１７６×２２０　１６bppTFT液晶显示屏，ＵＳＢ和其它外设）。图２是整合ＤＰＭ的操作系统结构。在ＤＰＭ模块中，整合了策略管理、功率监控调度器（poA左右，而在操作点Ｓleep时降到了２００mA左右；如果应用操作点ＤeepSleep(关闭ＡＲＭ、ＤＳＰ和所有设备，维持一个３２kHz的时钟)电流甚至可以降到１０～２０mA，完全满足长时间待机。实验表明，利用ＤＰＭ构架，可以对３Ｇ无线终端实行之有效的动态电源管理。随着半导体技术、应用程序优化

8、技术以及高粒度时钟门控和电压门控技术的发展，为提升嵌入式系统的有效能量供给率提供了可能。利用这些新技术继续开发和改进ＤＰＭ架构和实现，正是今后研究的方向和重点。