硬件設計雞毛蒜皮之一： 低功耗設計

低功耗設計

現象一：我們這系統是220V供電，就不用在乎功耗問題了
點評：低功耗設計并不僅僅是為了省電，更多的好處在于降低了電源模塊及散熱系統的成本、由于電流的減小也減少了電磁輻射和熱噪聲的干擾。隨著設備溫度的降低，器件壽命則相應延長（半導體器件的工作溫度每提高10度，壽命則縮短一半）

現象二：這些總線信號都用電阻拉一下，感覺放心些
點評：信號需要上下拉的原因很多，但也不是個個都要拉。上下拉電阻拉一個單純的輸入信號，電流也就幾十微安以下，但拉一個被驅動了的信號，其電流將達毫安級，現在的系統常常是地址數據各32位，可能還有244/245隔離后的總線及其它信號，都上拉的話，幾瓦的功耗就耗在這些電阻上了（不要用8毛錢一度電的觀念來對待這幾瓦的功耗）。

現象三：CPU和FPGA的這些不用的I/O口怎么處理呢？先讓它空著吧，以后再說
點評：不用的I/O口如果懸空的話，受外界的一點點干擾就可能成為反復振蕩的輸入信號了，而MOS器件的功耗基本取決于門電路的翻轉次數。如果把它上拉的話，每個引腳也會有微安級的電流，所以最好的辦法是設成輸出（當然外面不能接其它有驅動的信號）

現象四：這款FPGA還剩這么多門用不完，可盡情發揮吧
點評：FGPA的功耗與被使用的觸發器數量及其翻轉次數成正比，所以同一型號的FPGA在不同電路不同時刻的功耗可能相差100倍。盡量減少高速翻轉的觸發器數量是降低FPGA功耗的根本方法。

現象五：這些小芯片的功耗都很低，不用考慮
點評：對于內部不太復雜的芯片功耗是很難確定的，它主要由引腳上的電流確定，一個
ABT16244，沒有負載的話耗電大概不到1毫安，但它的指標是每個腳可驅動60毫安的負載
（如匹配幾十歐姆的電阻），即滿負荷的功耗最大可達60*16=960mA，當然只是電源電流這
么大，熱量都落到負載身上了。

現象六：存儲器有這么多控制信號，我這塊板子只需要用OE和WE信號就可以了，片選就接地吧，這樣讀操作時數據出來得快多了。
點評：大部分存儲器的功耗在片選有效時（不論OE和WE如何）將比片選無效時大100倍以上，所以應盡可能使用CS來控制芯片，并且在滿足其它要求的情況下盡可能縮短片選脈沖的
寬度。

現象七：這些信號怎么都有過沖??？只要匹配得好，就可消除了
點評：除了少數特定信號外（如100BASE-T、CML），都是有過沖的，只要不是很大，并不一定都需要匹配，即使匹配也并非要匹配得最好。象TTL的輸出阻抗不到50歐姆，有的甚至20歐姆，如果也用這么大的匹配電阻的話，那電流就非常大了，功耗是無法接受的，另外信號幅度也將小得不能用，再說一般信號在輸出高電平和輸出低電平時的輸出阻抗并不相同，也沒辦法做到完全匹配。所以對TTL、LVDS、422等信號的匹配只要做到過沖可以接受即可。

現象八：降低功耗都是硬件人員的事，與軟件沒關系
點評：硬件只是搭個舞臺，唱戲的卻是軟件，總線上幾乎每一個芯片的訪問、每一個信號的翻轉差不多都由軟件控制的，如果軟件能減少外存的訪問次數（多使用寄存器變量、多使用內部CACHE等）、及時響應中斷（中斷往往是低電平有效并帶有上拉電阻）及其它爭對具體單板的特定措施都將對降低功耗作出很大的貢獻。