基于ARM的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于便攜式和移動(dòng)性較強(qiáng)的產(chǎn)品中，而這些產(chǎn)品的低功耗設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在滿足用戶(hù)對(duì)性能需求的前提下，盡可能降低系統(tǒng)的能耗，延長(zhǎng)設(shè)備的待機(jī)時(shí)間。基于ARM處理器的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要通過(guò)低功耗微處理器選擇、接口驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)、電源供給電路設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)電源管理等來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗。該系統(tǒng)已經(jīng)在產(chǎn)品應(yīng)用，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，功耗很小。
關(guān)鍵詞：ARM；嵌入式計(jì)算機(jī)；低功耗

0 引言
綠色環(huán)保節(jié)能是全球化的熱潮，而嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于便攜式和移動(dòng)性較強(qiáng)的產(chǎn)品，低功耗設(shè)計(jì)不僅是綠色環(huán)保的要求，也是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體積和質(zhì)量的約束。隨著市場(chǎng)對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在體積和性能方面要求的不斷提升，小體積、高性能與有限的電池能量之間的矛盾曰益突出，系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)是解決這一矛盾的有效手段。基于ARM的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在保證系統(tǒng)性能的情況下通過(guò)硬件和軟件兩方面低功耗的設(shè)計(jì)來(lái)最大限度地降低嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功耗。

1 系統(tǒng)組成
嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用ARM9微處理器PXA270為核心，外圍擴(kuò)展了許多標(biāo)準(zhǔn)的IO接口來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，如顯示、數(shù)據(jù)采集、定位、通信等功能。系統(tǒng)主要由處理器子系統(tǒng)、存儲(chǔ)器子系統(tǒng)、電源管理子系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航定位子系統(tǒng)、LCD觸摸屏子系統(tǒng)、矩形鍵盤(pán)和擴(kuò)展總線接口子系統(tǒng)等組成，擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)IO接口包括USB接口、串口、以太網(wǎng)接口、CAN接口、音頻接口等，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。由于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不能一直有充足的電源供應(yīng)，需用電池來(lái)供電，所以設(shè)計(jì)過(guò)程中需要從各個(gè)細(xì)節(jié)考慮降低功率消耗，從而延長(zhǎng)電池使用時(shí)間。如圖1所示，系統(tǒng)隨著實(shí)現(xiàn)功能的增多相應(yīng)的功耗也會(huì)增大，根據(jù)系統(tǒng)組成主要的功耗在于微處理器、LCD觸摸屏、集成電路、電阻和有源器件等，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要從全局來(lái)考慮功耗的設(shè)計(jì)，下面將詳細(xì)描述功耗產(chǎn)生的原因和低功耗的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。