嵌入式系统中的低功耗设计研究

在嵌入式系统的设计中,低功耗设计是经常让设计人员头痛而又不得不面对的问题。在嵌入式系统中,其功耗主要由嵌入式微处理器功耗和外围硬件接口设备功耗组成。要降低嵌入式系统的功耗,需要从系统设计的各个方面入手。本文将从电源供给电路、振荡电路、接口电路三个方面来讨论嵌入式系统中的低功耗设计。     

基于ARM的校耙器系统设计

提出了一种基于32位低功耗ARM7嵌入式芯片LPc213x的校耙嚣系统的设计方案,详细介绍了系统的硬件构成及软件的功能实现.本系统具有功耗低、精度高的特点.     

嵌入式语音识别Mahalanobis距离计算模块

为了达到嵌入式语音识别系统低成本、低功耗的目标,提出一种算法硬件映射方法.将基于连续隐含Markov模型语音识别算法中占系统总运算量的50%以上的Mahalanobis距离计算,映射为硬件实现的模块.通过该方法,系统在较低时钟频率下即可完成嵌入式语音识别中实时处理的要求,从而大大降低系统功耗.实验结果表明,该模块在0.18 μm 和舰工艺库下实现,仅需1.2 mm2, 包含64 kb 静态随机存储器.应用该模块可以大大提高嵌入式语音识别系统的性能,达到降低成本,降低功耗的目标.     

基于单片机的嵌入式系统的低功耗设计问题

对嵌入式系统实现低功耗的理论基础进行了分析,并提出了在低功耗系统设计的硬件和软件方面可以采取的措施．     

应用于低功耗嵌入式处理器的功耗动态管理策略设计

为了降低嵌入式应用系统的功耗和成本,设计实现了一种应用于低功耗嵌入式处理器的功耗动态管理策略.该功耗动态管理策略包括多工作模式切换、动态频率调节、动态电压调节和快速可变的电压供给单元全集成,在满足功能和性能要求的基础上,根据处理器执行任务的需求变化,切换处理器的工作模式,动态调节工作频率与工作电压,降低功耗;快速可变的电压供给单元也集成于处理器中,支持工作电压的实时快速调节,降低系统成本.基于嵌入式应用系统样机的验证结果表明,应用系统执行不同的进程任务时,功耗均有效下降.在嵌入式应用系统中采用该功耗动态管理策略,能够有效降低系统的功耗与成本.     

动态测试系统微功耗技术研究

本文介绍了在动态测试系统中实现微功耗的关键技术以及对电路进行优化设计的常用方法;着重阐述了微功耗优化技术的相关内容;在分析现有模拟器件和功耗模型的基础上,从物理逻辑设计、软件编程优化、低功耗映射等方面评述了当前低功耗关键技术,并提出了相关可行的改进方案。     

基于ARM的嵌入式内燃机车油耗计量系统的设计

本论述介绍一种基于ARM的嵌入式内燃机车油耗计量系统设计,包括硬件电路设计、软件设计方法.该系统主要应用了高性能低功耗的微处理器STM32,并移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ,给出了系统整体结构框图、主体软件流程图.整个系统精度高、功耗低,能快速、准确的完成机车耗油监测.     

基于RT5350的嵌入式无线视频数据采集系统

为更好地实现视频采集,利用USB摄像头,以雷凌嵌入式微处理器RT5350为硬件核心芯片、嵌入式Linux为操作系统内核以及V4L2为视频设备内核驱动,设计一个功耗低、体积小的视频数据采集系统.该文主要从系统的硬件框架、视频采集的软件流程和关键代码3方面进行详细阐述.实验结果表明,该系统所采集的图像清晰度高、稳定性好,具有较好的应用推广价值.     

基于停车位检测的无线传感器节点低功耗设计

在无线传感网应用中,由于节点电池供电而且更换困难,功耗设计成为最关注的问题之一.从硬件与软件两个方面论述了传感器节点低功耗设计,硬件部分主要是从芯片选择和电路设计等方面实现;软件部分主要包括功耗模式控制、通信协议设计等方面降低空闲传输.设计了基于STM8L151Kx单片机与SI4432无线模块的无线传感器节点.实际测试表明,在停车场动态车位管理系统的应用场合表现出良好的性能.     

用于智能锁的超低功耗系统的设计与应用

为解决现今指纹锁的高性能和低功耗之间的矛盾,提出了一种基于双核架构的嵌入式系统,采用TI公司AM437x高性能处理器移植识别算法;具有超低功耗的AVR单片机MEGA8微控制器作为主控芯片,以控制非接触启动、红外灯、电机驱动等外围设备,保证系统具有较低的待机功耗.通过设置主控芯片的超低功耗睡眠模式,使得系统大部分时间处于低功耗状态,利用非接触式启动模块控制高耗能识别模块仅在需要的时候上电启动,从而大大降低系统的功耗.综合测试表明,系统休眠时MCU静态工作电流低至1.51μA,唤醒时电流优化至3.3mA,8节干电池使用寿命为638d.相比现有设计方法,兼具更低的功耗和更高的性能.     

大整数除法器硬件电路研究与实现

为加快传统的大整数除法的运算速度,提出了一种适合硬件实现的低功耗大整数除法快速算法,在此基础上设计了一个低功耗大整数除法器硬件电路:将2个大整数分别存储在独立的随机访问存储器中,结合控制器和状态机,以实现高速数据读取和计算.所提出的除法器具备高速和低功耗特性,且支持多种位宽的除法以及求模运算,最高可支持4 096位的被除数以及2 048位的除数.使用130 nm CMOS工艺,从面积、功耗和速度方面对大整数除法器硬件电路进行分析,结果表明:该除法器的主频最高可达125 MHz,总面积为0.12 mm2,每兆赫兹消耗的功耗为10 μW.     

节能型嵌入式系统的系统级设计技术

现在对于低功耗的嵌入式计算系统的需求持续上升。信息技术的发展使得集成电路单位面积上集成的晶体管越来越多，这就必然导致单位面积上的功耗越来越大，局部过热会让晶体管处于不稳定状态，因此，低功耗技术的研究意义十分重大。本书主要讨论节能型嵌入式系统的有效自动设计技术的开发和验证，重点介绍了嵌入式系统的系统级同步综合技术，包括动态电压调度处理器技术。这种技术在性能和功耗之间权衡，使得系统低功耗高性能。     

基于无线技术的汽车轮胎压力监测系统设计

针对汽车轮胎压力监测系统（tire pressure monitoring system,TPMS）国家标准征求意见稿中的一些高可靠性、低功耗等标准要求,从可靠性与功耗入手,设计了一种基于无线技术的汽车轮胎压力监测系统。该系统中,在硬件方面借助MPXY8020A传感器和MC68HC908RF2发射处理芯片来提高信号传送的可靠性,软件方面采用断续发射方式降低系统功耗。经测试,系统连续运行40 min,通信稳定可靠;系统能耗低,发射模块每秒功耗10 μA,锂电池全天候工作可运行2.5年,能满足实际需要。     

基于无线技术的汽车轮胎压力监测系统设计

针对汽车轮胎压力监测系统(tire pressure monitoring system,TPMS)国家标准征求意见稿中的一些高可靠性、低功耗等标准要求,从可靠性与功耗入手,设计了一种基于无线技术的汽车轮胎压力监测系统。该系统中,在硬件方面借助MPXY8020A传感器和MC68HC908RF2发射处理芯片来提高信号传送的可靠性,软件方面采用断续发射方式降低系统功耗。经测试,系统连续运行40min,通信稳定可靠;系统能耗低,发射模块每秒功耗10μA,锂电池全天候工作可运行2.5年,能满足实际需要。     

嵌入式系统的低功耗技术研究

嵌入式系统已经占据了电子系统的主导地位,其应用领域决定了它必须满足众多严格的设计约束。功耗约束就是其中最重要的一个。文中介绍了低功耗技术的基础理论和发展趋势,并结合嵌入式系统应用对当前的低功耗研究的关键技术做了相关分析。     

基于ARM的嵌入式系统教学平台的设计与实现

基于ARM的嵌入式系统教学平台的设计与实现以低功耗、低成本、高性价比的32位RISC ARM7TDMI系列嵌入式微处理器S3C44B0为核心,设计嵌入式系统教学实践硬件平台,包括硬件电路原理图设计和PCB板图设计,使用免费开源的Linux作为操作系统完成uclinux在教学实践硬件平台上面的移植,并为嵌入式系统教学实践平台配套设计一个综合应用实验.     

低碳理念在GSM温室远程监控系统设计中的应用

低碳设计理念越来越受到人们的关注,如何实现节能减排需要科技创新.采用风光互补供电系统作为GSM温室远程监控系统供电设备对系统提供电能,同时,系统设计从硬件和软件双方面考虑如何实现整体低功耗,在器件选型上采用低功耗器件,在软件的设计方面融合休眠设计思想,并将低碳设计理念运用在GSM温室远程监控系统的设计中.设计集合新能源无污染可持续利用的特点以及GSM温室远程监控系统的自动化管理优势,具有很好的推广价值.     

基于stm32的无线心电监测系统的设计

针对实时监测和成本高、功耗高问题,设计了一种易携带,体积小,重量轻,功耗低的实时无线心电监测系统。设计利用了低功耗stm32可编程芯片和蓝牙4.0标准,该设计融合了可编程嵌入式、信号处理、无线通信等技术,利用Android应用设计的移动终端进行心电信号处理、存储和显示,使系统在易携带、实时监测方面得到很大的改善。     

基于ARM嵌入式Web服务器的研究

本文提出了一种新的嵌入式Web服务器设计方案,讨论了其具体技术及实现,在32位ARM核的微处理器S3C4510B的硬件平台上结合嵌入式实时操作系统uClinux,完成了系统的硬件设计及软件实现,最后构建了一个高性能、低功耗、可靠性高的嵌入式Web服务器。     

用于环境嵌入式系统的多时段动态功耗管理方法

针对现有以无线传感器网络为代表的环境嵌入式系统的功耗管理方法不能很好地兼顾系统性能和稳定持久工作的问题,提出了一种能量驱动的多时段动态功耗管理方法。该方法综合考虑系统当前及未来N个时段的可用能量,并引入能量预测最大误差指数,实时地决定系统下一时段的工作状态,在满足能量约束的前提下最大化系统性能。通过实验模拟了太阳能供电环境嵌入式系统在不同天气下的工作情况,结果表明:使用该动态功耗管理方法的环境嵌入式系统的采集能量利用率达到99.79%,并且在不同天气下均能持续工作,即该方法实现了系统性能和工作稳定性的同时优化。