嵌入式系统低功耗设计研究与实现

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日益突出,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面.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.

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1课题背景

1.2国内外概况

1.3课题主要研究工作

2硬件设计

2.1 PXA255处理器的体系结构

2.2 PXA255处理器的低功耗特性

2.3处理器供电电路

2.4外围器件的电源控制电路

2.5本章小结

3嵌入式Linux中外部设备的电源管理

3.1 Linux的电源管理概述

3.2数据结构和函数接口

3.3外设电源管理的实现

3.4本章小结

4嵌入式Linux中处理器的电源管理

4.1处理器电源管理概述

4.2算法分析

4.3数据结构和函数接口

4.4处理器电源管理的实现

4.5应用程序接口

4.6本章小结

5典型设备的低功耗设计举例

5.1液晶显示屏的电源控制电路设计

5.2液晶显示屏的设备驱动程序

5.3本章小结

6结束语

6.1课题工作总结

6.2将来的工作

致谢

参考文献

附录1(攻读硕士学位期间发表论文目录)

附录2(英文缩略语词汇表)