【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,以電池供電的便攜式設備的能耗問題尤為突出,隨之而來的芯片散熱成本增加、芯片穩(wěn)定性下降等問題嚴重制約了嵌入式產品的發(fā)展,降低系統(tǒng)功耗成為便攜式產品設計的關鍵之一。全站儀設備是采用電池供電,集測量、計算、顯示等功能于一體的電子速測儀,系統(tǒng)運行的大量功耗限制了設備野外持續(xù)作業(yè)的時間,降低全站儀系統(tǒng)功耗可延長該設備持續(xù)作業(yè)時間,減少因供電不足帶來的工作延誤。 動態(tài)電壓調節(jié)技術(DVS)是一種硬件支持的軟件低功耗方法,該技術動態(tài)調節(jié)處理器執(zhí)行電壓,以適當延長任務運行時間為代價降低系統(tǒng)功耗,具有較好的節(jié)能效果。目前對DVS技術的研究以理論算法為主,在具體嵌入式產品中的應用研究較少,本文深入研究了實時DVS算法,并應用于全站儀設備,有效地解決了全站儀設備功耗問題。論文工作主要分為以下三點。 (1)通過CMOS集成電路功耗分析給出了DVS技術的低功耗理論依據(jù),在處理器支持電壓可調節(jié)的基礎上,闡述操作系統(tǒng)或編譯器協(xié)同的DVS低功耗技術框架,并總結分析了實時系統(tǒng)任務調度和實時DVS算法研究現(xiàn)狀。 (2)針對全站儀系統(tǒng)低功耗應用需求,分析了經典LEDF和Weiser兩種實時DVS算法的優(yōu)缺點。在深入分析全站儀系統(tǒng)DVS算法設計要素和詳細闡述OPTASTS算法原理的基礎上,針對OPTASTS算法動態(tài)空閑時間利用不足和全站儀實時系統(tǒng)具有統(tǒng)計任務的特性,提出了基于處理器利用率修正的改進算法,并在SkyEye平臺上驗證了改進算法的有效性。 (3)結合全站儀系統(tǒng)軟硬件,設計了全站儀系統(tǒng)中操作系統(tǒng)指導的DVS低功耗技術框架,實現(xiàn)了基于PXA250處理器的功耗管理層驅動;針對改進OPTASTS算法的應用需求,修改了μC/OS-II任務管理服務,設計實現(xiàn)了μC/OS-II的EDF調度機制;實現(xiàn)了全站儀系統(tǒng)上的改進OPTASTS算法,通過數(shù)據(jù)分析,證明DVS技術有效地降低了全站儀系統(tǒng)的功耗。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP368.1
【圖文】：

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

【參考文獻】

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本文編號：2741651