基于嵌入式平台的数据采集系统动态电源管理研究

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1、硕士学位论文基于嵌入式平台的数据采集系统动态电源管理研究RESEARCHONDYNAMICPOWERMANAGEMENTOFDATAACQUISITIONSYSTEMBASEDONEMBEDDEDPLATFORM姜健哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP202+.1学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于嵌入式平台的数据采集系统动态电源管理研究硕士研究生：姜健导师：袁峰教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x:TP202+.1U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONDYNAMICPOWERMANAGEMENTOFDATAACQUISITIONSYSTEMBASEDONEMBEDDEDPLATFORMCandidate：JiangJianSupervisor：Prof.YuanFengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentScienceandTechnologyAffiliation：Sch

3、oolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在当今嵌入式系统集成工艺日益发达的时代，加大系统集成密度的同时，也带来了系统功耗以及温度的增加。这一问题直接导致了集成系统工作可靠性与使用寿命的下降，因而限制了集成工艺的发展。因此，对于嵌入式集成系统而言如何对于功耗与温度进行优化，使系统在不影响性能的情况下达到最低功耗，是当今嵌入式集成系统的重点

4、难题。本文的研究针对长期加电的集成嵌入式系统通过实时操作系统进行动态功耗管理，系统硬件平台基于ZYNQ7000进行搭建，建立了对于ZYNQSoC芯片电压与温度实时采集的数据采集系统，通过分析ZYNQ的工作过程，对于其工作模式进行了设计。在低功耗策略技术的设计中通过电压调节和频率调节的比较，选择了动态频率调节技术来进行功耗优化，并建立了频率调节模型进行分析。又根据Timeout超时算法、指数平均预测算法以及基于马尔科夫链的随机算法的比较分析，选择Timeout超时算法作为低功耗策略的基础。本文在ZYNQ平台中移植了FreeRTOS实时操作系统，来实现对于系统任务进行

5、调度，通过FreeRTOS、μC/OS-II以及RT-Thread操作系统任务调度算法的分析与比较，找出算法中各自的优缺点。并发现了FreeRTOS在就绪态任务优先级差值较大的情况下，查询任务顺序所用时间较长的问题。之后根据就绪表查找算法，对于FreeRTOS系统查询即将执行的就绪态任务顺序的遍历查找算法进行改进，有效地减少了当就绪状态任务的优先级差值较大的情况下，FreeRTOS任务调度所用的时间。进而优化了嵌入式集成系统，在长时间加电的情况下所消耗的功耗，经过在硬件平台上的测试，对于低功耗策略及算法改进结果进行了验证，同时表明系统整体可以降低约28%的功耗。关

6、键词：动态功耗管理；FreeRTOS操作系统；任务调度算法改进；Timeout算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractIntheincreasinglydevelopingageofembeddedsystem’sSystem-On-Chiptechnology,raisingthesystemintegrationdensityalsobringsabouttheincreasingofsystempowerconsumptionandtemperature.Thisproblemdirectlyleadstothedeclineofintegr

7、atedsystem’sworkingreliabilityandservicelife,thusitlimitsthedevelopmentoftheintegratedtechnology.Therefore,howtooptimizethesystempowerconsumptionaswellastemperatureandachievethelowestpowerconsumptionwithoutaffectingitsperformance,isakeyissueintheembeddedintegratedsystemsatpresent.Theo

8、bject