基于μC／OS-II嵌入式系统的低功耗开发

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:441

基于μc／os-ii嵌入式系统的低功耗开发

南京邮电大学自动化学院孙苏伟

随着嵌入式系统应用的日益广泛，如何实现嵌入式系统的低功耗开发已经成为嵌入式应用发展的关键技术之一，是近几年来人们在嵌入式系统的设计中普遍关注的难点与热点。嵌入式系统正被广泛应用于移动性较强的产品中去，而这些产品不是一直有充足的电源供应，往往需要电池来供电，因此，设计人员需要从每一个细节来考虑降低系统的功率消耗，从各个方面去实现降低系统的功耗。同时功耗对终端设备的成本及体积大小有显著影响。

本文结合fm电台手持式测试仪这一实例，从系统硬件设计、系统软件设计、利用内核扩展接口和产品应用特点这四个方面深入地讨论了基于μc／os-ii嵌入式系统丌发中低功耗系统的设计。

1、嵌入式系统概述

1.1 嵌入式系统的定义

根据ieee(国际电气和电子工程师协会)的定义：嵌入式系统是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置。

1.2 嵌入式操作系统

从20世纪80年代开始，市场上出现各种各样的商用嵌入式操作系统，主要有vxworks、psos、neculeus、qnx、linux、windows ce等。

本文使用的μc／os-ii是一个典型的实时操作系统。它的特点可以以概括为以下几个方面：公开源代码，代码结构清晰、明了，注释详细，组织有条理，可移植性好，可裁剪，可固化。内核属于抢占式。

2、研究主题的平台简介

2.1 本文硬件平台是基于fm电台手持式测试仪的一套开发平台。

fm电台手持式测试仪由主控板、信号源板、测量板组成，其结构框图见图1。

主控板包括嵌入式微控制器(sharplh79520)、存储芯片(nand flash)、cpld(用于总线扩展)、并口转串口芯片(st16c16554)、直流电源转换芯片(ti公司tps5430)、实时时钟芯片等。主控板主要用于控制信号源板的操作和测量板的操作。信号源板主要用于调制射频信号、发送调制信号和音频信号，以及接收电台发出的信号、解调射频信号等。测量板主要用于测量射频频率、射频功率、射频电平、音频频率、音频电平、失真等电台参数。

2.2 研究目标

本文主要研究嵌入式操作系统μc／os-ii在fm电台手持式测试仪中的应用，从硬件、软件、操作系统和产品应用特点这四个层面上，讨论如何降低系统的功耗。fm电台手持式测试仪的体系结构如图2。

3、低功耗系统的设计

3.1 低功耗系统设计概述

随着嵌入式系统的广泛应用，功耗问题是近几年来人们在嵌入式系统的设计中普遍关注的难点与热点。系统的低功耗设计，并非是某一个方面、某一个角度的解决方案，而应当从系统级的设计考虑功耗的节省，是一个硬件设计与软件控制相互结合的协调过程。

本文将依次从系统硬件设计、系统软件设计、利用μc／os-ii给出的内核扩展接口和产品应用特点这四个方面系统地讨论低功耗系统设计。

3.2 硬件低功耗设计

3.2.1 低功耗设计的器件

选择低功耗的电子器件可以从根本上降低整个硬件系统的功耗。嵌入式处理器是嵌入式系统的硬件核心，消耗大量的功率，因此设计时应选用低功耗的处理器；另外，选择低功耗的通信收发器(对于通信应用系统)、低功耗的外围电路。

本文中使用的微控制器是夏普公司的lh79520。lh79520有五种工作模式，分别是：运行模式、休眠模式、睡眠模式、停止模式1、停止模式2。处于不同的工作模式下，微控制器消耗的功率不同，处于运行模式的微控制器消耗的功率最多，处于停止模式2的微控制器消耗