主要的FPGA供应商联合其他半导体芯片供应商推出了基于65-nm工艺技术的产品。 采用尺寸更小的工艺技术有明显的优势，例如，管芯尺寸减小(从而降低了价格)，性能更好，并有可能实现更复杂的器件。然而，随着性能的提高，功耗也在增大，特别是在65-nm以及尺寸更小的工艺技术上。 图1显示了从90-nm转向65-nm工艺时的影响。FPGA密度增大导致功耗随之线性增加。从90-nm移植到65-nm增大了泄漏电流。而且，设计在高频运行时动态功耗也在增加。 结果，基于90-nm的设计能够满足功耗预算要求，而同一设计移植到65-nm FPGA后，很可能达不到功耗要求。 图1. 工艺移植对功耗预算的影响。因此，FPGA设计人员现在开始担心功耗问题，在系统级采取措施，使器件功耗能够满足分配给他们的功耗预算。 FPGA中的功耗由三部分组成：内核静态功耗、内核动态功耗以及I/O功耗。 内核静态功耗被定义为在FPGA内部没有时钟运行时的FPGA功耗。静态功耗取决于很多因素，例如工艺技术、晶体管特性、所采用的绝缘介质以及温度等。 内核动态功耗被定义为在FPGA内部有时钟运行、信号触发时的功耗。计算动态功耗的公式如图2所示。 图2: 计算动态功耗的公式。I/O功耗被定义为I/O缓冲自己的功耗。I/O功耗取决于设计...

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无线系统及有线系统设计师均必须重视电源效率问题，尽管双方的出发点不尽相同：对于移动设备而言，更长的电池使用寿命、更长的通话时间或更长的工作时间都是明显的优势，降低电源要求意味着使用体积更小的电池或选择不同的电池技术，这在一定程度上也缓解了电池发热问题；对于有线系统而言，设计师可通过减小电源体积、减少冷却需求以及降低风扇噪声来提高电池效率。人们很少会提到这样一个事实：提高电源效率还可节省空间，而节省的空间可以用来增加能够提高系统性能的组件，尤其是设计小组希望添加一个以上处理器时，这一点非常重要。 设计嵌入式DSP处理器或系统功耗要求严格的系统时，采用DSP专用技术、操作系统及其支持软件可以降低功耗。超越传统技术的DSP或双处理器设计在节约能量方面表现出色。 功耗基础知识 互补金属氧化物半导体(CMOS)电路的总功耗是动态功耗与静态功耗之和： 当门发生逻辑状态转换并产生内部结点充电所需的开关电流以及P通道及N通道同时暂态开启引起直通电流时，就会出现动态功耗。通过以下公式可以估算其近似值： 其中，Cpd为动态电容，F为开关频率，Vcc为电源电压，而Nsw为转换的比特数。另外，电压(Vcc)决定着稳定工作状态下的最大开关频率(F...

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摘要：分析嵌入式系统对动态电源管理的需求，并在此基础上提出了与之适应的，以策略框架为中心的系统级动态电源管理架构。利用这种构架可以整合针对不同组件的动态电源管理算法和机制，从系统角度进行行之有效的管理。该架构应用于TD-SCDMA无线终端上，平均能耗下降了50%，取得良好的效果。


关键词：动态电源管理（DPM） 功率监控 实时嵌入式操作系统1 简介随着系统集成技术和无线通信技术的快速发展，嵌入式系统的应用日趋网络化。尤其是无线通信系统中，人们对嵌入式设备提出了更高的要求：除了提供基本的语音、数据通信等基本功能外，还需要事例复杂的多媒体应用。这就要求嵌入式系统在满足必要的实时性前提下，提供更高的计算性能和大容量的存储空间；在这些系统一般都带有电池部件并通过它向整个系统供电。满足高性能要求的代价是更大的能量消耗，这就必须缩短电池的供电时间。大量研究证明，系统处于空闲的时间占整个运行时间的相当大一部分。电源管理就是为了减少系统在空闲时间的能量消耗，使嵌入式系统的有效能量供给率最大化，从而延长电池的供电时间。为了延长电池的使用时间，在硬件领域，低功耗硬件电路的设计方法得到了...

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Motorola公司的PowerPC嵌入式处理器在全球通信处理器市场上处于无可争议的领先地位(占据70％以上的市场份额)，这主要应当归功于PowerQUICC系列的PowerPC嵌入式处理器芯片，即MPC8xx系列处理器(包括MPC823、MPC850、MPC855、MPC860等)。


MPC8xx系列嵌入式处理器电源模块的结构和特性与其它类型的嵌入式处理器有较大差异，与微控制器(MCU)和数字信号处理器(DSP)差别更大。正确了解和理解其结构和特点，对于其外部电源电路设计是非常重要的。因此，首先介绍电源模块的功能框图和电源引唧，然后在此基础上说明电源电路的设计方法和实用电路。 1 MPc8xx系列处理器电源系统


为了保证电池供电系统的电池寿命，MPC8xx系列处理器的电源系统提供了5种类型的节电模式：正常模式(包括正常高和正常低2个模式)、磕睡模式、睡眠模式、深度睡眠模式和下电模式。为此，MPC8xx系列处理器设计了如图1所示的电源系统结构，其电源引脚描述如表l所列。


由图1可知，MPC8xx处理器内置有4种不同的电源平面，通常称之为供电轨道。系统设计者可以为每一种供电轨道提供一种...

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采用单根信号线，它既可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的。单总线技术适用于单主机系统，单总线主控器能够控制一个或多个从机设备。主机可以选择专用的单总线控制器，对于小型单总线网络，可选择单片机作为主控器，从机是单总线器件，它们之间的数据交换通过单一信号线进行。当只有一个从机设备时，系统可按单节点系统操作；当有多个从设备时，系统则按多节点系统操作，如图1所示。 由于单总线系统采用主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问单总线器件时必须严格遵循单总线命令序列，即初始化单总线器件、发送存储器功能命令(ROM命令)、发送暂存器功能命令(RAM命令)和数据传输。如果出现序列混乱，单总线器件将不响应主机。　　单总线电源管理芯片DS2438 每片DS2438内部有一个全球唯一的64位序列号作为芯片的唯一标识，它具有以下特性：提供一个单总线接口；测量电源温度采用直接数字式温度传感器；芯片内部的A/D转换器可以采集电池电压，实现电池充、放电过程监测；芯片内部有三个电流积分器分别用于计算电池净电量、充电、放电电流总和；40字节的非易失ROM可用于存储用户数据。 DS2438上64字节的存储空间分成8页，每页8个字节，该内存...

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如何有效地管理嵌入式系统，尤其是移动终端的电源功耗，是一个很有价值的课题。动态电源管理DPM(Dynamic Power， Management)技术提供一种操作系统级别的电源管理能力，包含CPU工作频率和电压，外部总线时钟频率，外部设备时钟／电源等方面的动态调节、管理功能。通过用户层制定策略与内核提供管理功能交互，实时调整电源参数而同时满足系统实时应用的需求，允许电源管理参数在短时间的空闲或任务运行在低电源需求时，可以被频繁地、低延迟地调整，从而实现更精细、更智能的电源管理。 　　1 动态电源管理原理　　CMOS电路的总功耗是活动功耗与静态功耗之和。当电路工作或逻辑状态转换时会产生活动功耗，未发生转换时晶体管漏电流会造成静态功耗：　　 式中C为电容，fc为开关频率，Vdd为电源电压，IQ为漏电流。C·Vdd·fc为活动功耗；VddIQ为静态功耗。在操作系统级的电源管理设计实现中，重点是活动功耗。从中可以得出几种管理活动功耗的方法：　　①电压／时钟调节。通过降低电压和时钟来减少活动功耗和静态功耗。　　②时钟选通。停止电路时钟，即设fc为O，让Pactive为0。将时钟从不用的电路模块断开，减少活动功耗。许多CPU都有“闲置”或“停止”...

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