基于ARM的嵌入式計算機系統的低功耗設計與實現

摘要：嵌入式計算機系統被廣泛應用于便攜式和移動性較強的產品中，而這些產品的低功耗設計的目標是在滿足用戶對性能需求的前提下，盡可能降低系統的能耗，延長設備的待機時間。基于ARM處理器的嵌入式計算機系統主要通過低功耗微處理器選擇、接口驅動電路的設計、電源供給電路設計、動態電源管理等來實現系統的低功耗。該系統已經在產品應用，系統性能穩定，功耗很小。
關鍵詞：ARM；嵌入式計算機；低功耗

0 引言
綠色環保節能是全球化的熱潮，而嵌入式計算機系統被廣泛應用于便攜式和移動性較強的產品，低功耗設計不僅是綠色環保的要求，也是嵌入式計算機系統體積和質量的約束。隨著市場對嵌入式計算機系統在體積和性能方面要求的不斷提升，小體積、高性能與有限的電池能量之間的矛盾曰益突出，系統低功耗設計是解決這一矛盾的有效手段。基于ARM的嵌入式計算機系統在保證系統性能的情況下通過硬件和軟件兩方面低功耗的設計來最大限度地降低嵌入式計算機系統的功耗。

1 系統組成
嵌入式計算機系統采用ARM9微處理器PXA270為核心，外圍擴展了許多標準的IO接口來實現系統功能，如顯示、數據采集、定位、通信等功能。系統主要由處理器子系統、存儲器子系統、電源管理子系統、GPS導航定位子系統、LCD觸摸屏子系統、矩形鍵盤和擴展總線接口子系統等組成，擴展的標準IO接口包括USB接口、串口、以太網接口、CAN接口、音頻接口等，硬件結構框圖如圖1所示。由于嵌入式計算機系統不能一直有充足的電源供應，需用電池來供電，所以設計過程中需要從各個細節考慮降低功率消耗，從而延長電池使用時間。如圖1所示，系統隨著實現功能的增多相應的功耗也會增大，根據系統組成主要的功耗在于微處理器、LCD觸摸屏、集成電路、電阻和有源器件等，設計過程中需要從全局來考慮功耗的設計，下面將詳細描述功耗產生的原因和低功耗的設計與實現。