嵌入式軟件電源能耗優(yōu)化方案介紹

開發(fā)由電池供電的設(shè)備，尤其是對設(shè)備的待機(jī)或操作時(shí)間要求比較嚴(yán)格的系統(tǒng)，例如移動(dòng)電話，降低系統(tǒng)整體的能耗變得越來越重要。 因此采取全面的措施來降低電池能量的消耗是設(shè)計(jì)電池供電設(shè)備的重要部分。

典型的節(jié)能措施包括：

1 選擇有節(jié)能屬性的元件
2 提高系統(tǒng)集成度
3 調(diào)整CPU主頻
4 調(diào)整電源供給
5 選擇帶節(jié)能屬性的、高速緩沖存儲(chǔ)器和片上內(nèi)存的微控制器

然而，只有通過軟件全程的控制各個(gè)消耗電池能量的組件，充分的發(fā)揮其硬件的節(jié)能屬性，才能達(dá)到最佳的節(jié)能效果。能耗是電流，電壓和時(shí)間的乘積，控制軟件對這幾個(gè)參數(shù)都有很大的影響。因此，軟件工程師需要經(jīng)常不斷的嘗試確定這三個(gè)參數(shù)在不同的操作模式下的最佳配置，以達(dá)到最佳的節(jié)能目的。例如工程師可能會(huì)問自己如下的問題：

1 微處理器是否工作在正確的節(jié)能模式
2 程序變更會(huì)如何影響系統(tǒng)的能耗
3 是否會(huì)出現(xiàn)任何未預(yù)料的能耗峰值

回答諸如此類的問題，需要一個(gè)測試裝置。該裝置需要可以測量、記錄和分析控制軟件的程序和數(shù)據(jù)流程，以及電流和電壓梯度。同時(shí)也可以以一種簡單的方式把所有的記錄信息相互關(guān)聯(lián)起來。 在2007年嵌入式世界年會(huì)上，作為全球第一款嵌入式軟件能耗分析工具生產(chǎn)廠商，勞特巴赫展示了一個(gè)強(qiáng)有力且易用的解決方案成功的解決了上述的所有問題。

技術(shù)要求：

為了可以定位出每行代碼的能耗量，需要收集如下的數(shù)據(jù)信息：

1 控制軟件的程序流，可以采用帶有實(shí)時(shí)跟蹤能力的調(diào)試器(PowerDebug)來采集該信息
2 程序運(yùn)行時(shí)的電流和電壓梯度，帶有模擬/數(shù)字探頭的邏輯分析設(shè)備是比較適合此目的的測量設(shè)備。

有了這些數(shù)據(jù)，主要的任務(wù)就在于如何才能把程序流、電流和電壓梯度的信息關(guān)聯(lián)起來。但是如果使用來自不同設(shè)備生產(chǎn)廠商的設(shè)備，即使可以把相關(guān)信息關(guān)聯(lián)起來，實(shí)際操作也將是十分復(fù)雜的，綜合數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計(jì)同樣也是相當(dāng)困難。

勞特巴赫嵌入式軟件能耗分析技術(shù)的創(chuàng)新核心就是提供上述問題的解決方案，并且開發(fā)出了適當(dāng)?shù)模子玫男畔@示和分析方法。

解決方案：

勞特巴赫嵌入式軟件能耗測量方案，包括一個(gè)調(diào)試器模塊(PowerDebug)、實(shí)時(shí)跟蹤模塊(PowerTrace)和一個(gè)邏輯分析模塊(PowerIntergrator)，每個(gè)模塊都集成了一個(gè)精確的時(shí)間計(jì)數(shù)器，所有模塊的記數(shù)器在程序開始時(shí)進(jìn)行同步。每個(gè)模塊的記錄都有對應(yīng)時(shí)間戳，因此各個(gè)模塊的記錄都可以通過時(shí)間戳關(guān)聯(lián)起來。這樣，就可以確定每行代碼的能耗。



為了獲取電流和電壓梯度數(shù)據(jù)，TRACE32 PowerTrace II (跟蹤模塊) 或者 PowerIntegrator(邏輯分析模塊) 可以通過新型的Trace32 AnalogProbe 模塊擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)如下功能：

1 實(shí)時(shí)記錄4條電壓通道和3條電流通道信息
2 針對電流、電壓或能耗的限制值和測量范圍實(shí)時(shí)生成觸發(fā)事件

為了測量電流，在被測電路上需要一個(gè)分流電阻。該電阻上的壓降取決于電阻的大小和通過該電阻的電流。Trace32 AnalogProbe 可以測量/記錄分流電阻上的電壓值。這是一種種被許多評估平臺普遍采用和支持的測量方式。

電流、電壓和分流電阻阻值都可以通過如下用戶界面進(jìn)行控制。由電流和電壓計(jì)算得出的能耗也可以在該用戶窗口進(jìn)行控制，另外，用戶可以將電壓設(shè)置為固定值進(jìn)行計(jì)算。