文档介绍：嵌入式系统低功耗设计
CMOS非门电路结构
当VIN=0V时，TN截止，TP导通，VOUT≈VDD，为高电平
当VIN=VDD时，TN导通，TP截止，VOUT≈0V，为低电平
CMOS非门电路在静止状态下，总有一个MOS管处于多都有不同的功耗模式
软件控制S3C44B0X时钟发生器是否向各个功能模块提供时钟，从而实现功耗的控制
S3C44B0X有5种功耗模式：正常模式、慢速模式、停机模式、IDLE模式、SL IDLE模式
选择低功耗电源电路
嵌入式系统需要直流供电。通常情况下，先由外部直流电源或电池提供初级的直流供电，在电路板上再用DC-DC电源电路将输入电压变换为电路需要的各种电压
DC-DC电源电路会产生功耗，电压转换效率越低，功耗越大。在嵌入式系统的低功耗设计中，电源电路自身的功耗是一个需要重点考虑的因素
直流电源输入
线性稳压电源原理
缺点：效率低、功耗大、常需要散热
优点：稳定性高、纹波小、电磁兼容性能好、电路简单
集成线性稳压器
DC-DC开关电源
Boost升压型电源
Buck降压型电源
Boost升压型电源变换电路原理
当开关管导通时，二极管可防止电容对地放电，输入电源对电感充电；当开关管断开时，电感存储的电能向电容充电，使电容两端电压升高。如果电感量、电容量足够大，开关管通断的过程不断重复，可以在电容两端得到高于输入电压的电压。
Boost升压型电源变换电路
Buck降压型电源变换电路
通过开关管的通断，将输入直流电压变为方波，再利用LC滤波电路对方波进行滤波，得到比输入电压低的输出电压。输出电压与方波的占空比及开关频率有关。
Buck降压型电源变换电路
DC-DC开关电源特点
优点：效率可以达到90%左右，不会象线性电源那样产生大量的热量
缺点：电磁辐射，输出纹波较大，电路更复杂
集成开关电源控制器
嵌入式系统电源电路选择
输入、输出电压差距大，考虑开关电源
电源功率大，考虑开关电源
升压电源，要用开关电源
电流小、压差小、纹波要求高、价格低，考虑线性电源
分区分时供电
典型手机的组成模块
动态电压与频率调节
数字电路的功耗与工作频率成正比、与工作电压的平方成正比，所以降低工作频率、降低工作电压可明显降低功耗
动态电压调节 (DVS，Dynamic Voltage Scaling) 是一种通过控制供电电压调整系统功耗的技术
动态电压与频率调节（DVFS，Dynamic Voltage and Frequency Scaling）
动态电压调节的条件
具有能对处理器负荷进行评估和预测的智能软件或硬件
电源管理模块支持电压调节，根据指令调节输出电压，使处理器工作电压与其任务负荷相适应
微处理器本身支持 DVS 技术，可以在一定的电压范围内正常工作
FAN5355可编程稳压器
动态电压与频率调节
工作电压和工作频率的调节相互协调、同步进行，是实现处理器功耗动态管理的有效方法
ARM处理器智能功耗管理
IEM（Intelligent Energy Manager)
AVS（Adaptive Voltage Scaling）
Intel: SpeedStep
其它硬件功耗控制方法
门控时钟：在寄存器的时钟网络上插入门控电路，产生一个消除寄存器不必要活动的控制信号，减少了电路中不必要的信号翻转，从而降低功耗
接口电路的低功耗设计：上拉电阻的阻值尽可能大些；不用的CMOS输入引脚接到信号地或高电平；没必要的时候尽量不用信号驱动器；继电器、光耦、LED的驱动电路要避免长时间持续地消耗电流；等等
限制输入信号：限制输入信号，减少数据量，有利于控制系统功耗
软件功耗控制方法
采用低功耗优化的编译技术
用“中断”代替“查询”
用“宏”代替“子程序”
尽量减少处理器的计算量
减少系统的持续运行时间
实现电源的管理
采用低功耗优化的编译技术
高级语言程序比专家级的汇编/ 机器语言程序执行速度降低，也意味着功耗的增加
同一个程序，不同的编译器、或编译器不同的编译选项产生不同的指令序列产生不同的功耗
通过优化编译器可以有效地降低嵌入式系统的功耗
编译器功耗优化的主要目标是在不降低或不明显降低程序执行效率的情况下做到最小化峰值功耗、最小化总的能量消耗以及在功耗/性能间取得平衡
用“中断”代替“查询”
中断方式，只有事件产生时，才引起中断，处理器在中断服务程序里对事件进行处理
查询方式，处理器需要周期性主动地检测是否有事件发生，在事件发生时进行相关处理
中断方式下，无事件产生时，可以进入低功耗模式；而查询方式下，处理器必须执行相应软件代码，不停地检测相关寄存器状态以判断事件是否发生，从而带来不必要的功耗
用“宏”代