📄 嵌入式系统的动态电源管理技术 - colorant的专栏 - csdn博客.htm
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content=在嵌入式系统中，电源的管理和功耗的控制，始终是一个非常重要的任务。所以通常面向嵌入式应用的CPU都会有各自不同的软硬件策略来辅助电源管理和功耗控制，最常见的包括各种低功耗模式，以及动态的频率切换等功能。本文的目的主要结合自己最近在Marvell的Monahans平台上所做的工作，总结一下所学习的相关知识，及软硬件框架和实现。
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href="http://blog.csdn.net/colorant/">colorant的专栏</A></H1>
<H2>彩色蚂蚁的Linux博客</H2>
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<H1 class=title_txt><IMG height=16 alt=原创
src="嵌入式系统的动态电源管理技术 - colorant的专栏 - CSDN博客.files/authorship.gif" width=15
border=0> 嵌入式系统的动态电源管理技术<CITE class=fav_csdnstylebykimi><A
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href="javascript:d=document;t=d.selection?(d.selection.type!='None'?d.selection.createRange().text:''):(d.getSelection?d.getSelection():'');void(saveit=window.open('http://wz.csdn.net/storeit.aspx?t='+escape(d.title)+'&u='+escape(d.location.href)+'&c='+escape(t),'saveit','scrollbars=no,width=590,height=300,left=75,top=20,status=no,resizable=yes'));saveit.focus();">收藏</A></CITE></H1>
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<H1 class=western id=fz_0 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"
align=center>嵌入式系统的动态电源管理技术</H1>
<P class=western id=fz_03 style="MARGIN-BOTTOM: 0in" align=center><FONT id=fz_04
face="宋体, SimSun">作者：刘旭晖 </FONT>Raymond<FONT id=fz_05
face="宋体, SimSun">转载请注明出处</FONT></P>
<P class=western id=fz_06 style="MARGIN-BOTTOM: 0in" align=center>Email<FONT
id=fz_07 face="宋体, SimSun">：</FONT><FONT id=fz_08 color=#0000cc><A id=fz_010
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id=fz_013 face="宋体, SimSun">：</FONT><FONT id=fz_014 color=#0000cc><A id=fz_016
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id=fz_019 face="宋体, SimSun">主页：</FONT><FONT id=fz_020><A id=fz_022
href="http://sites.google.com/site/rgbbones/"><FONT id=fz_023 size=2><FONT
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color=#800080><U>http://sites.google.com/site/rgbbones/</U></FONT></FONT></A></FONT></DIV>
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<P class=western id=fz_025 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><U><FONT
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<P class=western id=fz_026 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_027
face="宋体, SimSun">在嵌入式系统中，电源的管理和功耗的控制，始终是一个非常重要的任务。所以通常面向嵌入式应用的</FONT>CPU<FONT
id=fz_028
face="宋体, SimSun">都会有各自不同的软硬件策略来辅助电源管理和功耗控制，最常见的包括各种低功耗模式，以及动态的频率切换等功能。本文的目的主要结合自己最近在</FONT>Marvell<FONT
id=fz_029 face="宋体, SimSun">的</FONT>Monahans<FONT id=fz_030
face="宋体, SimSun">平台上所做的工作，总结一下所学习的相关知识，及软硬件框架和实现。</FONT></P>
<P class=western id=fz_031 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><BR id=fz_032></P>
<H1 class=western id=fz_033>1<FONT id=fz_034
face="宋体, SimSun">电源和功耗管理的工作内容</FONT></H1>
<P id=fz_035 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_036
face="宋体, SimSun">嵌入式设备上的电源和功耗管理，从大的方面来说，所要做的工作应该会包括以下几点：</FONT></P>
<H2 class=western id=fz_037>1.1<FONT id=fz_038
face="宋体, SimSun">系统状态的切换</FONT></H2>
<P id=fz_039 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_040
face="宋体, SimSun">从很大程度上来说，嵌入式系统的电源和功耗管理都是围绕着</FONT>CPU<FONT id=fz_041
face="宋体, SimSun">和系统总线的工作状态来进行的，（当然，</FONT>LCD<FONT id=fz_042
face="宋体, SimSun">等背光的管理也是很重要的一个方面）。所以，通常来说，我们所讨论的嵌入式系统中的系统状态，从</FONT>CPU<FONT
id=fz_043 face="宋体, SimSun">和系统总线的角度来说，大致可分为以下几种：</FONT></P>
<H3 class=western id=fz_044>1.1.1<FONT id=fz_045
face="宋体, SimSun">全速工作模式</FONT></H3>
<P id=fz_046 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_047
face="宋体, SimSun">嵌入式系统的</FONT>CPU<FONT id=fz_048
face="宋体, SimSun">通常不会工作在超频状态下，所以全速工作状态就是指</FONT>CPU<FONT id=fz_049
face="宋体, SimSun">运行在手册所推荐的最大工作频率下。</FONT></P>
<H3 class=western id=fz_050>1.1.2<FONT id=fz_051
face="宋体, SimSun">降频工作模式</FONT></H3>
<P id=fz_052 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_053
face="宋体, SimSun">除去背光所消耗的功率，在系统中，</FONT>CPU<FONT id=fz_054
face="宋体, SimSun">本身所消耗的功率通常占据了相当大的一个比例，所以为了降低功耗，让</FONT>CPU<FONT id=fz_055
face="宋体, SimSun">工作在非全速状态也是一个常见的做法。</FONT></P>
<P id=fz_056 style="MARGIN-BOTTOM: 0in">ARM<FONT id=fz_057
face="宋体, SimSun">架构</FONT>CPU<FONT id=fz_058
face="宋体, SimSun">的变频操作通常是通过协处理器指令来实现的。变频过程中，除了要处理</FONT>CPU<FONT id=fz_059
face="宋体, SimSun">的</FONT>Core<FONT id=fz_060
face="宋体, SimSun">频率，还需要处理相关总线和外设的频率变换，因为通常各种总线频率在变频过程中都有可能改变，而外设的时钟信号等也有可能相应的受到影响。</FONT></P>
<H3 class=western id=fz_061>1.1.3<FONT id=fz_062
face="宋体, SimSun">低功耗模式</FONT></H3>
<P id=fz_063 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_064
face="宋体, SimSun">不同的</FONT>CPU<FONT id=fz_065
face="宋体, SimSun">通常都会实现各自不同的低功耗模式，不过，如果抛开名字和具体细节上的差异，仅从本质上讨论其相类似的工作原理，那么，大致所涉及到的内容会包括：</FONT></P>
<P id=fz_066 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><BR id=fz_067></P>
<UL id=fz_068>
<LI id=fz_069>
<P id=fz_070 style="MARGIN-BOTTOM: 0in">CPU Core<FONT id=fz_071
face="宋体, SimSun">的时钟是否保持</FONT></P>
<LI id=fz_072>
<P id=fz_073 style="MARGIN-BOTTOM: 0in">CPU<FONT id=fz_074
face="宋体, SimSun">的</FONT>CORE<FONT id=fz_075
face="宋体, SimSun">电压是否保持</FONT></P>
<LI id=fz_076>
<P id=fz_077 style="MARGIN-BOTTOM: 0in">CPU<FONT id=fz_078
face="宋体, SimSun">核心寄存器是否保持</FONT></P>
<LI id=fz_079>
<P id=fz_080 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_081
face="宋体, SimSun">外设总线时钟是否保持</FONT></P>
<LI id=fz_082>
<P id=fz_083 style="MARGIN-BOTTOM: 0in">LCD<FONT id=fz_084
face="宋体, SimSun">是否保持刷新</FONT></P>
<LI id=fz_085>
<P id=fz_086 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_087
face="宋体, SimSun">外部</FONT>SDRAM<FONT id=fz_088
face="宋体, SimSun">是否保持刷新</FONT></P>
<LI id=fz_089>
<P id=fz_090 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_091
face="宋体, SimSun">内部</FONT>SRAM<FONT id=fz_092
face="宋体, SimSun">是否保持刷新</FONT></P>
<LI id=fz_093>
<P id=fz_094 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_095
face="宋体, SimSun">睡眠唤醒用</FONT>RTC<FONT id=fz_096
face="宋体, SimSun">时钟是否保持刷新</FONT></P></LI></UL>
<P id=fz_097 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><BR id=fz_098></P>
<P id=fz_099 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_0100
face="宋体, SimSun">按照其中这些状态的组合，不同的</FONT>CPU<FONT id=fz_0101
face="宋体, SimSun">会定义各自不同阶段程度的低功耗工作模式。</FONT></P>
<P id=fz_0102 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_0103
face="宋体, SimSun">低功耗模式对消费类的嵌入式系统来说尤其重要，它关系到设备的最大待机时间。</FONT></P>
<H3 class=western id=fz_0104>1.1.4<FONT id=fz_0105
face="宋体, SimSun">深度休眠模式</FONT></H3>
<P id=fz_0106 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_0107
face="宋体, SimSun">严格来说，深度休眠模式也是低功耗模式的一种，这里单独提出来是因为通常它会被作为系统的关机状态来使用。</FONT></P>
<P id=fz_0108 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><BR id=fz_0109></P>
<P id=fz_0110 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_0111
face="宋体, SimSun">例如手机这类设备，在关机后，通常系统也并没有完全断电，因为还要考虑到系统时间的更新以及闹钟唤醒等功能，所以系统关机后通常都是处于所谓的深度休眠模式。这时候，通常只有</FONT>RTC<FONT
id=fz_0112
face="宋体, SimSun">时钟相关的一小部分电路处于工作状态，这时候也会采用和系统总线相独立的低频率的晶振作为时钟来源。</FONT></P>
<P id=fz_0113 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><BR id=fz_0114></P>
<P id=fz_0115 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_0116
face="宋体, SimSun">为了保证</FONT>RTC<FONT id=fz_0117
face="宋体, SimSun">的电路的不间断工作，通常还会在主板上放置一个小的备用电池。当然，如果主电源和备用电池都切断了，那系统就真的进入完全断电的状态了。</FONT></P>
<P id=fz_0118 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><BR id=fz_0119></P>
<H2 class=western id=fz_0120>1.2<FONT id=fz_0121
face="宋体, SimSun">低功耗模式下，系统底电流的控制</FONT></H2>
<P id=fz_0122 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><FONT id=fz_0123
face="宋体, SimSun">当系统工作在低功耗模式，尤其是休眠状态下，系统底电流的控制是非常重要的。首先要定义一下休眠状态的含义，这里所说的休眠状态，不是指上述关机状态下的深度休眠模式，也不是指</FONT>PC<FONT
id=fz_0124 face="宋体, SimSun">上的</FONT>Hibernate<FONT id=fz_0125
face="宋体, SimSun">。我们所说的休眠模式是指在保证</FONT>CPU<FONT id=fz_0126
face="宋体, SimSun">和整个系统能够从内存中快速恢复工作的前提下，系统所可能进入的最低功耗状态。这通常指：</FONT></P>
<P id=fz_0127 style="MARGIN-BOTTOM: 0in"><BR id=fz_0128></P>
<UL id=fz_0129>
<LI id=fz_0130>
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