【硕士论文】嵌入式系统低功耗设计研究与实现.pdf

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1、华中科技大学硕士学位论文嵌入式系统低功耗设计研究与实现姓名：梁晶申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：阳富民20040429华中科技大学硕士学位论文摘要嵌入式系统低功耗设计的目标是在满足用户对性能需求的前提下，尽可能降低系统的能耗，延长设备的待机时间。随着市场对可移动式嵌入式设备在体积和性能方面要求的不断提升，嵌入式设备小体积、高性能与有限的电池能量之间的矛盾嗣益突出，嵌入式系统低功耗设计是解决这一矛盾的有效手段。它包括硬件低功耗设计和软件低功耗设计两个方砸。硬件低功耗设计为整个系统的低功耗运行提供硬件支持。电路级的硬件低功耗设计主要围绕处

2、理器的低功耗特性和外围芯片的特点，设计处理器的供电电路和外围芯片的电源控制电路：处理器供电电路允许改变处理器内核的输入电压，使处理器内核的工作电压随着不同的处理器时钟频率而改变，以减小处理器的功耗；外围芯片的电源控制电路使处理器能够控制外围芯片电源的开启和关闭，从而能够减小外围芯片的功耗。软件低功耗设计的主要目标是在嵌入式Linux系统中实现一套可行的低功耗管理策略，并且采用的技术和算法并不改变Linux现有的调度机制。主要工作包括：围绕处理器内核可动态改变时钟频率和工作电压的特点，在嵌入式Linux系统中实现可变电压技术；针对处理器提供的多种工作模

3、式，在嵌入式Linux系统中实现动态功耗管理，控制处理器在适当的时候睡眠或唤醒：针对外部设备的特点，在嵌入式Linux中实现外部设备的电源管理机制，包括外部设备的状态监控、睡眠和唤醒操作以及相应的管理策略。关键字：嵌入式系统，低功耗设计，电源管理，可变电压技术，动态功耗管理l华中科技大学硕士学位论文AbstractThepurposeoflowpowerdesignistominimizetheenergyconsumptionofanembeddedsystemandextendthelifetimeofbatterywithoutlosingit

4、sperformance．Withthedevelopingrequirementinsizeandperformanceofembeddeddevicesfromthemarket，thegapbetweensmallsize，highperformanceandthelimitedbatterylifehasbecomemoreandmorewide，lowpowerdesignofembeddedsystemisanefficientapproachtosolvethatproblem．Lowpowerdesignofembeddedsyste

5、mconsistsoftwoparts：oneislowpowerdesignofhardwareandtheotheroneislowpowerdesignofsoftware．Thepurposeoflowpowerdesignofhardwareistogiveahardwaresupporttooptimizetheenergyconsumptionofwholesystem．Lowpowerdesignofhardwareatcircuitlevelfocusesonlowpowercharacterofprocessorandperiph

6、erals，designsthepowersupplycircuitofprocessorandperipherals：theprocessor’Spowersupplycircuitcandynamicallychangeit’Soutputvoltage，itallowsprocessortochangeitsinputvoltageaccordingtoitsclockfrequency；theperipherals’powersupplycircuitallowsprocessortocontrolperipherals’powersuppl

7、y'fromthiswecanrestrictenergyconsumptionoftheperipherals．Thegoaloflowpowerdesignofsoftwareistorealizeanefficientpowermanagementmechanism，andtheado。ptivetechnologyoralgorithmsdonotchangetheschedulepolicyofLinux．Themainworkincludes：addingdynamicvoltagescalingtoembeddedLinux，based

8、onthecharactersofprocessor，whichCalldynamicallychangei