动态电源管理dpm

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1、动态电源管理DPM1、DPM（Dynamicpowermanagement）定义及基本原理:动态电源管理是通过动态的配置系统使其通过最少的活动部件来为到来的请求服务，以节省电能。动态电源基本原理是有选择性地关闭空闲的系统部件或降低其性能，在需要服务时再重新打开，以减少功耗。2、嵌入式Linux系统电源状态转换图（1）任务0、任务1、任务2是三个不同优先级的任务,此时系统运行在某个任务状态中,此时系统可以响应中断处理程序去处理中断,也可以被请求睡眠而进入睡眠状态,亦可以返回空闲状态。不同的任务需要不同的电源状态,例如音乐播放不需要较高的处理器速率,此时可以将处理器的频率调低,而视频播放需

2、要复杂的处理运算,一般情况下需要把处理器调到最高频率,DPM需要依据不同的任务需要选择合适的电源状态。（2）当系统为空闲状态,没有任务需求时继续保持空闲状态,当有任务需求时可以接收中断处理程序去处理中断。（3）系统在接收中断处理程序处理完中断后,可以从中断返回到任务态,也可以继续回到空闲态。（4）系统在任务态时可以经请求睡眠而进入睡眠模式,例如系统可以挂起到RAM或硬盘中,实现尽可能最大程度地节能。3、工作状态：处于工作状态的无线传感器节点能耗为计算、传感和通信三个功耗模块的能耗之和，这三个模块互相独立。随着集成电路工艺的进步，处理器和传感器模块的功耗变得很低，绝大部分能量消耗在无线通

3、信模块上。图3.2所示是DeborahEstrin在Mobicom2002会议的特邀报告（WirelessSensorNetworks，PartIV:SensorNetworksProtocols）中所述传感器节点各部分能量消耗的情况，从图中可知，传感器节点的大部分能量消耗在无线通信模块。3、传感器节点状态变换从实用的角度上来说，不是所有的状态模式都有意义，并且不同状态之间的转换会消耗一定的能耗并有一定的时间延迟，如果状态转换的能耗比节约的能量还大，则没有必要进行这种状态转换。图3.3传感器节点状态变换如图3.3所示，假设某传感器节点k状态转换分别发生在T1和T2时刻，其中T2=T1+

4、Ti，在时刻T1节点k从S1状态进入休眠状态S2，在时刻T2需要从S2状态返回状态S1，对应的图3.3传感器节点状态变换功率分别为P1和P2，状态转换分别需要时间T1k和T2k。则能量节约公式为：只有当Ti大于某个数值时Esave才大于0，也就是说从高能耗状态转换到低能耗状态后，低能耗状态工作时间必须超过某个阈值，否则，频繁的状态转换所消耗的能量将抵消低功耗状态所节约的能量，而状态转换导致了一定的时间延迟T1k和T2k。如果这段时间内有事件发生而传感器节点正在进行状态转换，可能导致监测区域出现瞬时盲区。一般来说，越深层次的睡眠就有越低的功率消耗和越长的唤醒时间。在这些节点状态中，节点状

5、态转换策略就是基于观察事件来设定一个在各种状态之间的转换策略以最大化能量效率。在多数传感器网络的应用中，监测事件具有很强的偶发性，节点上所有的工作单元没有必要时刻保持在正常的工作状态。处于沉寂状态，甚至完全关闭，必要时加以唤醒是一种有效的系统节能方案。传感器网络节点的主要功耗器件有处理器、内存、带A/D转换器的传感器和无线收发单元。Sinha等人根据它们的状态组合的有效性，将整个节点分为5种工作状态，如表3.2所示，在嵌入式操作系统的支持下进行切换，既满足了功能的需要，又节省了功耗。节点状态划分依据：（1）传感器节点能耗模块个数。一般的无线传感器节点的能耗部件有计算模块、传感模块、通信

6、模块、电源模块，有些特殊的传感器节点可能还包括移动模块。计算模块又可分为MCU、RAM、ROM等，通信模块包括接收和发送两种方式。理论上讲，传感器节点中所有单独的能耗部件均可看作能耗模块，但是通常不用划分太细，只考虑其中比较重要的几个模块：感知模块、通信模块、计算模块。（2）每个能耗模块的状态个数。一般的模块都有工作、空闲、休眠、关闭等几种状态，通信模块的工作状态又有接收和发送两种不同的状态。（3）状态的意义。有些模块的状态意义不大，例如通信模块的空闲状态，其消耗的功率和接收的功率相差不大，引入这个状态会增加状态转换延迟时间，能节约的能量却很少，一般采用关闭状态替代空闲状态。（4）具体

7、应用。无线传感器节点种类繁多，与应用联系紧密，节点状态的划分需要根据具体的应用决定。节点状态划分越多，需要定义的状态转换消息和判断条件也越复杂，对于能量和计算能力都非常有限的无线传感器网络来说，传感器节点的工作状态划分必须考虑实际情况。2、DPM：无线传感器网络的节点级和网络级能量管理策略受其固有的硬件和网络特点的限制，对传感器网络生存时间的延长起到的作用有限。动态功率管理策略根据传感器节点的工作状态划分，定义几种不同的工作模式：在没有异常事件