嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計方法的研究

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1、摘要隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷提高，芯片的集成度和速度也不斷提高，同時伴隨著移動設(shè)備需求的不斷增加，電路的功耗己經(jīng)成為繼速度、面積、可測性之后電路設(shè)計者必須考慮的因素。嵌入式系統(tǒng)的應用也越來越廣泛。因此低功耗嵌入式體系結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)成為嵌入式設(shè)計的一個重要研究方向。本文在詳細分析了CMOS數(shù)字電路的功耗模型的基礎(chǔ)上，進一步探討了各種低功耗設(shè)計的方法。并分硬件和軟件兩方面綜合設(shè)計，最終在AT89S51單片機上進行了嵌入式系統(tǒng)低功耗的整體設(shè)計。通過研究和具體的方案實現(xiàn)，證明合理地使用低功耗設(shè)計手段對于降低處理器的功耗是非常有效的，采用這種方式進行嵌入式系統(tǒng)的低功耗設(shè)計可以

2、取得有效的成果。本文的主要貢獻有：硬件設(shè)計：本文提出一種基于LM2596線性電源的供電電路和由美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗實時時鐘芯片設(shè)計方案，并給出實際連接方式。著重從硬件方面以最低功耗達到所需功能。軟件設(shè)計：本文以嵌入式實時操作系統(tǒng)此／OSII為例，討論了利用“c／osiI內(nèi)核擴展接口將空閑任務(wù)接口修改；增加了一個睡眠隊列，并利用睡眠隊列進行低功耗調(diào)度，說明利用比／0SII內(nèi)核擴展接口實現(xiàn)一個低功耗系統(tǒng)的可行性。本方法具有一定的創(chuàng)新性。系統(tǒng)實現(xiàn)及測試以AT89S51單片機作為硬件平臺，將此／OS—II移植在其上，并給出內(nèi)核修改過程，最后，給出了

3、一個測試方法，得出了測試結(jié)果。本論文的研究工作對于今后進一步研究嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計技術(shù)具有一定的意義。關(guān)鍵詞：低功耗，嵌入式，供電電路，睡眠隊列ABSTRACTWiththedistinctdevelopmentoftechnologyofintegratedcircuit，thedensityandspeedofchipshavegrownrapidly．Theportablesystemshavemoreandmorecustomers．Now，the10wpowerconsumptionhasbecomethe4thfactorwhichICdesigne

4、rsmusttakeintoaccountwithspeed．a(chǎn)reaandtestabi1ity．Theembeddedsystemsapplicationbecomemoreandmoreextensive．Sotheresearchoflowpowerarchitectureofembeddedsystemshavebeenanimportantresearchdirectionofprocessordesigninthefuture．AnalyzingtheenergymodelofdigitalCMOScircuit，wedescribethelowpo

5、werdesignmethodsandtheirefficiencyinthedifferentlevelandthe10wpowerdesignmethodologywiththesynthesiStechnique．Wedesignedthesyetemfromthehardwareandsoftware．FinallywemadetheembeddedsystemdesignontheAT89S51．ItiSproventhatthesystemcanreduceitspowerefficientlywiththesedesigntechniquesandt

6、hewayinwhichwedotheresearchiShopeful．ThemaincontributionsofthiSdissertationaregivenbelow：HardwareDesignWepresentsadesigncomposedbyapowersupplycircuitwhichbasedonLM2596DCtoDCandahighperformce，10wpowerrealtimechipwhichmadebyDALLAScompanyfromUSA．WegivespracticalconnectionsalSOandFoeUSfro

7、mhardwaretoachievetherequiredminimumpowerfunction．SoftwareDesignBasedOilembeddedreal—timeoperatingsystemgc／os-iIexample，wemadeuseofUc／0s—IIcoreexpansioninterfacetoeditthefreetaskInterface．Wesetupasleepqueueandmade10wpowerschedulingbyit．Sothedesigni11ustratetheuseof“C／OS-IIcoreexpansio

8、ninte