嵌入式系统低功耗设计方法的研究

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1、摘要随着现代电子技术的不断提高，芯片的集成度和速度也不断提高，同时伴随着移动设备需求的不断增加，电路的功耗己经成为继速度、面积、可测性之后电路设计者必须考虑的因素。嵌入式系统的应用也越来越广泛。因此低功耗嵌入式体系结构的研究已经成为嵌入式设计的一个重要研究方向。本文在详细分析了CMOS数字电路的功耗模型的基础上，进一步探讨了各种低功耗设计的方法。并分硬件和软件两方面综合设计，最终在AT89S51单片机上进行了嵌入式系统低功耗的整体设计。通过研究和具体的方案实现，证明合理地使用低功耗设计手段对于降低处理器的功耗是非常有效的，采用这种方式进行嵌入式系统的低功耗设计可以

2、取得有效的成果。本文的主要贡献有：硬件设计：本文提出一种基于LM2596线性电源的供电电路和由美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗实时时钟芯片设计方案，并给出实际连接方式。着重从硬件方面以最低功耗达到所需功能。软件设计：本文以嵌入式实时操作系统此／OSII为例，讨论了利用“c／osiI内核扩展接口将空闲任务接口修改；增加了一个睡眠队列，并利用睡眠队列进行低功耗调度，说明利用比／0SII内核扩展接口实现一个低功耗系统的可行性。本方法具有一定的创新性。系统实现及测试以AT89S51单片机作为硬件平台，将此／OS—II移植在其上，并给出内核修改过程，最后，给出了

3、一个测试方法，得出了测试结果。本论文的研究工作对于今后进一步研究嵌入式系统低功耗设计技术具有一定的意义。关键词：低功耗，嵌入式，供电电路，睡眠队列ABSTRACTWiththedistinctdevelopmentoftechnologyofintegratedcircuit，thedensityandspeedofchipshavegrownrapidly．Theportablesystemshavemoreandmorecustomers．Now，the10wpowerconsumptionhasbecomethe4thfactorwhichICdesigne

4、rsmusttakeintoaccountwithspeed．areaandtestabi1ity．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