【摘要】： 功耗問題是近幾年來人們在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中普遍關(guān)注的難點(diǎn)與熱點(diǎn)，它嚴(yán)重的制約著嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。無論是在軍事還是商業(yè)貿(mào)易上的應(yīng)用，相當(dāng)數(shù)量的嵌入式系統(tǒng)一般是由電池來供電的，而且大多數(shù)設(shè)備都有體積和質(zhì)量的約束。減少電能消耗不僅能延長電池的壽命、延長用戶更換電池的周期，而且能帶來提高系統(tǒng)性能與降低系統(tǒng)開銷的好處，甚至起到保護(hù)環(huán)境的作用。有關(guān)功耗問題引起的設(shè)計(jì)反復(fù)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品中低功率器件所帶來的成本節(jié)省統(tǒng)計(jì)資料表明，在今后的集成電路的設(shè)計(jì)中必須更多地考慮功率設(shè)計(jì)問題。EDA行業(yè)一直關(guān)注功能性設(shè)計(jì)問題，并開發(fā)了相應(yīng)的技術(shù)，為設(shè)計(jì)者提供各種更好更快的仿真和分析工具來解決這些功能性問題。本論文針對實(shí)驗(yàn)室基于FPGA研發(fā)的圖像處理開發(fā)板進(jìn)行了低功耗的研究與分析。 本文分析了嵌入式系統(tǒng)中引起功耗的各種原因與功耗分類；研究了硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)過程中降低功耗的若干方法；基于圖像處理開發(fā)板的功能與結(jié)構(gòu)，從時鐘約束、時序約束、優(yōu)化算法、門控時鐘等幾方面對圖像處理開發(fā)板進(jìn)行了軟件方面的降耗控制與仿真研究，并對控制前后系統(tǒng)的功耗進(jìn)行了測量與分析比較。
【圖文】：

可編程邏輯功能塊可編程互連資源圖2一 1FPGA的基本結(jié)構(gòu)除了上述構(gòu)成FPGA基本結(jié)構(gòu)的三種資源以外，，隨著工藝的進(jìn)步和系統(tǒng)應(yīng)用需求的發(fā)展，一般在FPGA中還可能包含以下可選資源:·存儲器資源(塊RAM、分布式RAM);·數(shù)字時鐘管理單元(分頻/倍頻、數(shù)字延遲、時鐘鎖定);·算數(shù)運(yùn)算單元(高速硬件乘法器、乘加器);.多電平標(biāo)準(zhǔn)兼容的FO接口;·高速串行1/0接口;·特殊功能模塊(以太網(wǎng)MAC等硬IP核);。微處理器(PowerPC405等硬處理器IP核)。不同廠家或不同型號的FPGA，在可編程邏輯塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、規(guī)模、內(nèi)部互連的結(jié)構(gòu)等方面經(jīng)常存在較大的差異。在我們的微光圖像處理系統(tǒng)中所用到的FP以是Xilinx公司的Spartan一H系列，Spartan一H系列產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由可配置邏輯模塊(CLB， ConfigurableLogieBloek)、輸入輸出接口模塊(IOB， Input/OutputBloek)、BloCkRAM和數(shù)字延遲鎖相環(huán)(DLL，Delay一 LoekedLoop)組成。其中

再將它們打開。這種方法在很多人看來是理所當(dāng)然的，認(rèn)為就應(yīng)該是這樣設(shè)計(jì)。然而在實(shí)際中，設(shè)計(jì)者一方面關(guān)心模塊的功能，另一方面迫于設(shè)計(jì)時間的壓力，所以很多設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)沒有考慮。如圖3一2(a)，一個加法器的兩個輸入端沒有經(jīng)過任何邏輯直接進(jìn)入加法器，系統(tǒng)不管是否需要加法運(yùn)算，加法器都一直工作著，輸出不斷翻轉(zhuǎn)著，這對系統(tǒng)的動態(tài)功耗是很大的浪費(fèi)，而且數(shù)據(jù)總線越寬浪費(fèi)的功耗越多;在大型組合邏輯(例如寬總線復(fù)用器)的輸入端加鎖存器，這能抑制無效的開關(guān)活動，因?yàn)橹挥挟?dāng)輸出需要更新的時候輸入刁‘被鎖好。類似地，可利用控制寄存器來打開或關(guān)閉低級別的模塊(如子模塊中的狀態(tài)機(jī))。使大總線和子模塊保持在一個恒定狀態(tài)有助于減少不相關(guān)輸出開關(guān)的數(shù)量。[3’]圖3一2(b)則用操作數(shù)隔離的方法進(jìn)行設(shè)計(jì):當(dāng)系統(tǒng)不需要加法運(yùn)算的時候，Adder_en信號為“O”，則加法器的兩個輸入端都保持“O”
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TP368.11

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 崔玉娟;基于FPGA的噴墨寫真機(jī)噴頭驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];鄭州大學(xué);2010年

2 俞叢晴;基于FPGA的印刷系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2667262