浅谈便携系统的功耗优化政策

　　数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。

　　DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是值得称道的两大特色。

　　为了帮助数字信号处理器（DSP）开发人员化地延长电池使用时间，并促成功率敏感的便携系统，德州仪器（TI）公司推出了TMS320C5509A、TMS320C5507和TMS320C5503数字信号处理器。不过，要确保这种DSP不消耗任何不必要的功率，就必须了解如何才能将功耗降至，以及怎样充分利用将所有暂未使用的外设保持在闲置状态的优势。

　　自动低功耗状态（Automated Low Power States），可自动把处理器和内存置入功耗状态，从而在不影响性能的情况下满足当前工作负载的运行需求。相比初的英特尔四核处理器，英特尔至强 5500 系列处理器使电源管理能力提高了 5 倍：运行状态增加 5 倍，闲置功耗降低 5 倍，从低功耗状态来回切换的速度提高了 5 倍

　　例如，高效节能的系统级线路板设计，会要求某些特殊引脚具有良好的终止（termination）功能，以及令部分外设处于闲置状态，并充分利用DSP的闲置和省电模式。将功耗减至，还有助于降低成本、减小发热量和降低器件密度。

　　若输入引脚处于悬空（float）状态，则悬空引脚的逻辑状态每切换时，都将产生额外的I/O电流消耗。开发人员可以通过对未使用的引脚和悬空引脚进行控制来节省能量，同时保持功能性。对于重要的功率敏感应用，闲置或正确地配置未使用的DSP外设，比如实时时钟（RTC）、A/D转换器、MMC/SD卡以及USB，也能够节省能量。

　　右文给出了有关如何通过中断C5509A、C5507和C5503 DSP上未使用的外设引脚来优化功耗的一些指导原则。

　　建议

　　1.将DSP设置为待机模式――这是功率优化的关键部分。为此，开发人员可以启动闲置配置，包括闲置CPU、所有外设、时钟发生器和片上振荡器。

　　2.通过上拉/下拉方式中断未使用的输入引脚，确保未使用的“输出”引脚没有连接任何阻性负载。激活EMIF总线上的总线保持器（bus keeper），也能够节省能量。

　　3.实时时钟（RTC）模块应该在未使用时上电，从而帮助将功耗降到。因为RTC是能与芯片其余部分完全隔离的模块。它可以在芯片其余部分断电时被供电，反之亦然。DSP上的其它外设和模块的闲置不会影响RTC。

　　4.将片内模数转换器（ADC）的时钟频率设定为尽可能的4MHz，这样一来，可能的转换时钟频率为2MHz。这将使得ADC状态机的功耗降至。如果某个片上ADC模块未被使用，则连接电源和接地的ADC应该按照规格说明书的规定来相应地连接电源和接地。

　　5.通过设定USBIDLECTL寄存器的各个位，使DSP上的USB模块处于闲置状态。为了使USB端口不工作，使USBIDLECTL寄存器的闲置启用位（IDLEEN）置1，再让ICR的PERI位置1。确保USBCLK被设定在48MHz。确保DP和DN引脚处于悬空状态。，通过10kΩ的上拉电阻把USB的PU引脚上拉到高电平，以保证USB不会复位，不会唤醒片上振荡器。

　　图：通过软件或增添上拉电阻的硬件方式，可实现许多功率优化技巧

　　不建议

　　1.连接仿真器或使用Code Composer Studio集成开发环境的调试功能，把DSP置于睡眠或Idle3模式。不需要任何悬挂中断，并确保未使用的输入引脚被上拉至高电平。不需要进行任何DMA传输，也不需要激活RTDX，否则都将重新激活Idle3模式。

　　2.拥有外部中断或片上实时时钟产生的中断。不要将USB主机重新使用或将系统硬件重置，否则会将内部振荡器从闲置或睡眠模式中唤醒。

　　3.中断数据或地址总线引脚，而它们具有保持器功能，能够减少悬空未使用引脚引起的静态功耗。总线保持器将使得未用引脚无需外部电阻。

　　4.使用外部振荡器。为使功耗，应考虑采用片内振荡器。

　　5.让RTC引脚处于悬空状态，即使没有使用。因为DSP关断时，通常应使RTC保持运行。让RTC引脚悬空，将增加转换次数，从而消耗更多能量。