摘要：通过选择低功耗器件，特别是高效率dc/dc变换器，合理进行电路板布线，优化结构级设计，进行系统级功率管理，从而延长电池工作时间。根据多媒体终端的要求，选择了许多新工艺器件，极大地降低了系统功耗。

关键词：低功耗 omap1510 能源效率 dc/dc变换器

手机、pda等手持设备对图像、音频处理能力的要求日益提高，同时要求设备的体积、重量越来越小。这些设备一般靠单节可充电锂电池作为电源。因而提高处理能力，降低系统功耗以延长电池工作时间是手持设备的重要研究课题[1]。

参考文献[1]讨论了低功耗的系统设计技术，特别强调减小电容，缩减不必要的开关行为，降低电压和频率。外部器件间的连接通常比片上连接电容更大。实验证明10%～40%的能量消耗在总线多工器驱动器上。应减少输出，尽量使用片上资源。单纯降低频率并不能降低功耗，因为完成同样的任务需要更长的时间。降低电压会导致性能降低，通过增加并行器件来弥补。选择低电压的cmos芯片，芯片内各个功能模块应能分别进行低功耗的管理。cmos器件的功耗主要分两类：静态功耗和动态功耗。运态功耗依赖于工作频率，静态功耗与工作频率无关。偏置电流(pb)和泄漏电流（pl）引起静态功耗，短路电流(psc)和动态功耗(pd)是由电路的开关行为引起的。器件总功耗p可以表示为：

p=pd+psc+pb+pl

pd=caff v2 f

ceff= c

上式中，v和f分别是器件工作电压和频率，ceff是等效的开关电容，c是允放电电容，是活跃性加权因子，表示电路状态发生改变的概率。cmos器件功耗的85～90%是动态功耗，而动态功耗与工作电压的平方成正比。因此选择低电压器件能极大地降低功耗。

1 主处理器选择

目前在手持设备中，主要运用arm处理。arm处理器的优点是价格低、功耗小，特别适合各种控制功能[2]。arm芯片采用冯·诺依曼结构，指令、数据地址存储统一编址，使用单一的32位数据总线传送指令和数据。这种体系结构使arm控制功能较强，媒体处理速度较慢，适合人机接口和通信协议。为了提高媒体处理能力，intel在pxa250 xscale芯片上增加了协处理器，用来进行乘累加。ti的omap1510芯片内部集成了一个arm925核及一个c55x核。arm工作频率高达175mhz。c55x采用哈佛结构，具有程序总线、三条读数据总线和二条写数据总线。c55x具有两个硬件乘累加单元、两个alu，还有用于dct/idct、运动估计、1/2像素内插的硬件加速器。工作电压1.6v，视频高达到200mhz。c55x指令集从8～48比特，改善了代码密度，减少了存储器访问次数。

2 最小单片机系统（存储器）

目前存储器主要有：sram、sdram、fram、eeprom、flash。由于平台常存储大量数据，如操作系统应用程序，可以选择flash，如intel 28f128l18[3]。28f128l18初始访问时间是85ns，异步页模式为25ns，同步突发为54mhz，能在读周期完成后自动进入功率节省模式，片选无效或复位有效时进入standby模式，电流大约50ua，异步读电流大约18ma。为了回快应用程序的招执，配置sdram或者sram。由于sdram比sram容量大、价格便宜，选用sdram用于数据存储。由于系统在运行时，大功耗元件除lcd背景光外，就是sdram。偿和部分阵列刷新的mobile sdram产品对降低功耗十分重要。如samsung k4m28163pd-rs1l，自动刷新电流85ma，4 bank激活突发模式为50ma，可使能sdram自动预充。这样在每次突发读写后，该bank进入空闲状态，电流可降到5.5ma。omap1510对k4m28163pd-rs1l进行控制时，应置k4s56163-rr75为全页突发，以减小访问时间，降低功耗。系统常有一些数据量不大的数据需要保存，可采用铁电存储器，如声音的音量、lcd的亮度。这些参数如果保存到flash或者eeprom，功耗会更大。flash需要整块擦除。ramtron的fm24cl16在3v电源100khz频率读写时，电流为75ua,standby电流为1ua。atmel at24c16在5v 100khz读写电流分别是0.4ma、2ma，在2.7v时standby电流为1.6ua。at24cl16字节写入时间大约10ms，fm24cl16写入时间总为线时间，不需延时，因而功耗较小。sdram与flash、sram采用不同的接口，在调试arm中断服务程序时，由于中断服务矢量位于低端地址，调试时最好有sram映射到0地址处。因此sram和flash的片选信号应该是可配置的。sram可选用cypress cy62157dv18，典型工作电流10ma，standby电流为2ua。

3 其它周边元件

lcd显示屏应