【摘要】：嵌入式系統(tǒng)的功耗隨著芯片密度、性能要求的大幅增加呈指數(shù)增長(zhǎng),以電池供電的便攜式設(shè)備的能耗問(wèn)題尤為突出,隨之而來(lái)的芯片散熱成本增加、芯片穩(wěn)定性下降等問(wèn)題嚴(yán)重制約了嵌入式產(chǎn)品的發(fā)展,降低系統(tǒng)功耗成為便攜式產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。全站儀設(shè)備是采用電池供電,集測(cè)量、計(jì)算、顯示等功能于一體的電子速測(cè)儀,系統(tǒng)運(yùn)行的大量功耗限制了設(shè)備野外持續(xù)作業(yè)的時(shí)間,降低全站儀系統(tǒng)功耗可延長(zhǎng)該設(shè)備持續(xù)作業(yè)時(shí)間,減少因供電不足帶來(lái)的工作延誤。 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)(DVS)是一種硬件支持的軟件低功耗方法,該技術(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)處理器執(zhí)行電壓,以適當(dāng)延長(zhǎng)任務(wù)運(yùn)行時(shí)間為代價(jià)降低系統(tǒng)功耗,具有較好的節(jié)能效果。目前對(duì)DVS技術(shù)的研究以理論算法為主,在具體嵌入式產(chǎn)品中的應(yīng)用研究較少,本文深入研究了實(shí)時(shí)DVS算法,并應(yīng)用于全站儀設(shè)備,有效地解決了全站儀設(shè)備功耗問(wèn)題。論文工作主要分為以下三點(diǎn)。 (1)通過(guò)CMOS集成電路功耗分析給出了DVS技術(shù)的低功耗理論依據(jù),在處理器支持電壓可調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上,闡述操作系統(tǒng)或編譯器協(xié)同的DVS低功耗技術(shù)框架,并總結(jié)分析了實(shí)時(shí)系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度和實(shí)時(shí)DVS算法研究現(xiàn)狀。 (2)針對(duì)全站儀系統(tǒng)低功耗應(yīng)用需求,分析了經(jīng)典LEDF和Weiser兩種實(shí)時(shí)DVS算法的優(yōu)缺點(diǎn)。在深入分析全站儀系統(tǒng)DVS算法設(shè)計(jì)要素和詳細(xì)闡述OPTASTS算法原理的基礎(chǔ)上,針對(duì)OPTASTS算法動(dòng)態(tài)空閑時(shí)間利用不足和全站儀實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有統(tǒng)計(jì)任務(wù)的特性,提出了基于處理器利用率修正的改進(jìn)算法,并在SkyEye平臺(tái)上驗(yàn)證了改進(jìn)算法的有效性。 (3)結(jié)合全站儀系統(tǒng)軟硬件,設(shè)計(jì)了全站儀系統(tǒng)中操作系統(tǒng)指導(dǎo)的DVS低功耗技術(shù)框架,實(shí)現(xiàn)了基于PXA250處理器的功耗管理層驅(qū)動(dòng);針對(duì)改進(jìn)OPTASTS算法的應(yīng)用需求,修改了μC/OS-II任務(wù)管理服務(wù),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了μC/OS-II的EDF調(diào)度機(jī)制;實(shí)現(xiàn)了全站儀系統(tǒng)上的改進(jìn)OPTASTS算法,通過(guò)數(shù)據(jù)分析,證明DVS技術(shù)有效地降低了全站儀系統(tǒng)的功耗。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TP368.1
【圖文】：

_1方卜理果勸豁增為n擋熱

a 開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換功耗；b 內(nèi)部功耗；c 靜態(tài)功耗次充放電轉(zhuǎn)換所消耗的能量可以通過(guò)公式 2.1 獲得：2/LddEnergy transition= C×V（2其中LC 是負(fù)載電容，ddV 是供電電壓。通過(guò)公式 2.1 可得到動(dòng)態(tài)功耗為[2dynLddtransclockP =Energytransition×f=C×V×P×f2/ （2其中 f 是充放電轉(zhuǎn)換的頻率，transP 是輸出轉(zhuǎn)換的可能性，clockf 是系統(tǒng)的頻率。如果我們定義：effLtransC = C×P（2那么動(dòng)態(tài)功耗可表示為：dyneffddclockP =C×V×f2（2而 CMOS 電路的內(nèi)部功耗則主要由內(nèi)部電流產(chǎn)生，如圖 2-l(b)所示，內(nèi)耗只有在 NMOS 和 PMOS 兩個(gè)晶體管都打開(kāi)時(shí)，由 FCC 和地之間聯(lián)通而，對(duì)負(fù)載電容進(jìn)行充電時(shí)所需要電能也是內(nèi)部功耗的組成部分。靜態(tài)功耗

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2741651