基于智能手机的省电技术研究与实现

摘要

随着新一代无线通信技术的不断演进和成熟，高速的传输速率和丰富的多媒体应用，对智能手机的性能和功耗提出了更高的要求，因此省电技术成为目前研究工作的关键。同时，基于虚拟技术的单CPU架构因能大幅度降低芯片的成本，受到厂家的广泛采用。基于此，本课题提出了一种基于虚拟技术的单CPU架构终端的省电方案，搭建了省电软件模块架构，以此作为功耗控制的核心，围绕终端功耗指标中的主要参考数据予于设计和实现，主要包括两方面内容:待机状态下的省电技术和工作状态下的省电技术。
　　 在待机状态下，研究了动态电源管理(Dynamic Power Management，DPM)技术，详细的分析了超时策略、预判策略和随机策略对系统功耗和性能的影响，根据单CPU架构的实际应用需求，本文以DRX机制的预判策略为指导对待机状态下的省电方案予以实现，设计完成了整个省电软件技术中的睡眠-唤醒流程。在待机状态下的省电控制中，以系统状态切换作为切入点，对动态电源管理的核心支撑点进行具体设计，其中核心支撑点包括:约束管理、睡眠模式和睡眠模式选择，根据开销功耗对基于传统门限时间的睡眠模式选择进行改进，在单CPU架构终端上予于实现。
　　 在工作状态下，对动态电压频率调节(Dynamic Voltage Frequency Scaling，DVFS)技术进行研究，分析了Past和AVGn动态电压频率调节策略对手机功耗的影响，选取预测精准度更高的Past策略进行设计，并在后续的频率调节选择设计中对传统的基于处理器使用率门限调节策略进行改进，提出一种基于应用业务场景的多处理器DVFS方案。具体来说，就是依据不同应用业务场景进行分类并设计各级配置频率，以决策频率为依据，在遵守芯片频率电压关系的物理特性基础上计算相应的匹配电压值，实现对时钟域、时钟源和电源域的低功耗管理。
　　 文章最后，对智能手机的功耗指标进行测试验证。测试结果表明，采用本课题设计的省电软件设计方案，相比中移动标准，在待机状态下，有效降低了系统6.92％的功耗;在工作状态的语音场景和数据业务场景下，分别能降低系统19.6％和32.31％的功耗，达到了预期效果，为基于虚拟化技术的单CPU架构的终端省电技术后续研究奠定了基础，具有较高的实用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 省电技术研究历程和现状

1．2．1 省电技术研究历程

1．2．2 省电技术研究现状

1．3 省电技术研究依据和意义

1．4 课题研究内容及论文安排

1．4．1 课题研究内容

1．4．2 论文结构

第二章 智能手机省电技术研究

2．1 智能手机软硬件平台简介

2．1．1 硬件平台架构

2．1．2 软件平台架构

2．2 省电技术功耗控制方法

2．2．1 硬件低功耗控制方法

2．2．2 软件低功耗控制方法

2．3 省电核心软件技术

2．3．1 动态电源管理技术(DPM)

2．3．2 动态电压频率调节技术(DVFS)

2．4 本章小结

第三章 智能手机省电技术分析与总体设计

3．1 省电技术分析与设计

3．1．1 省电设计指标

3．1．2 省电技术策略分析与设计

3．1．3 智能手机省电功耗分析

3．2 省电软件模块架构设计

3．3 省电技术软件控制方案

3．3．1 基带子系统省电控制

3．3．2 应用子系统省电控制

3．3．3 双系统间省电控制

3．4 本章小结

第四章 智能手机省电技术详细设计与实现

4．1 待机状态的省电详细设计与实现

4．1．1 待机状态省电方案详细设计

4．1．2 约束管理

4．1．3 睡眠模式设计

4．1．4 睡眠模式选择设计

4．1．5 待机状态省电方案实现

4．2 工作状态的省电详细设计与实现

4．2．1 工作状态省电方案详细设计

4．2．2 省电场景等级设计

4．2．3 省电频率选择设计

4．2．3 工作状态省电方案实现

4．3 本章小结

第五章 功耗指标测试与验证

5．1 测试环境

5．2 智能手机终端待机状态功耗测试与验证

5．3 智能手机终端工作状态功耗测试与验证

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 未来工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士期间从事的科研工作以及研究成果