電源管理器位于內(nèi)核之外，其不是系統(tǒng)中的一項任務(wù)，而是一系列可在應(yīng)用控制線程以及器件驅(qū)動器環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)的 API。

這意味著無需修改內(nèi)核。但在 CPU 時鐘與操作系統(tǒng)定時器時鐘相耦合的平臺上，DSP/BIOS 時鐘模塊 (CLK) 需要補充例行程序，這對頻率縮放非常重要，因為這些例行程序能夠作為 PWRM 的客戶端程序適應(yīng)操作系統(tǒng)時鐘。

電源管理器寫入并讀取時鐘空閑配置寄存器，并通過控制 CPU 時鐘速率及穩(wěn)壓電路的平臺特定型功率擴展庫 (PSL) [參考資料. 5]直接與 DSP 硬件相連接。PSL 將電源管理器及應(yīng)用的其他部分與頻率和電壓控制硬件的低級實施細節(jié)相隔離。

電源管理器擁有若干個與應(yīng)用相關(guān)的任務(wù)。由設(shè)計工程師對其進行靜態(tài)配置，并在運行時進行動態(tài)調(diào)用：

• 空閑時鐘域 —— 電源管理器提供的接口可使特定時鐘域處于空閑狀態(tài)，從而降低有效功耗。此外，其還可以在 OS 空閑環(huán)路 (idle loop) 的適當(dāng)點提供能自動使 DSP CPU 和高速緩存處于空閑狀態(tài)的機制。
• 降低引導(dǎo)時間的功耗——電源管理器包含一個鉤子機制 (hook mechanism)，這使開發(fā)人員能夠設(shè)定省電功能，以便在引導(dǎo)時間實現(xiàn)自動調(diào)用。
• 電壓及頻率 (V/F) 縮放——電源管理器提供的接口可使應(yīng)用動態(tài)更改 DPS 內(nèi)核的工作電壓及頻率。因此，應(yīng)用可利用該特性根據(jù)相關(guān)的處理要求相應(yīng)調(diào)整功耗。電源管理器 API 可設(shè)定應(yīng)用中的電壓是否應(yīng)隨同頻率進行縮放，以及在降壓 (down-voltage transition) 轉(zhuǎn)換過程中是否可繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，轉(zhuǎn)換時延由負載而定，有可能會較長；如果處理器在降壓轉(zhuǎn)換期間工作正常，則允許繼續(xù)執(zhí)行應(yīng)用；此外，電源管理器還包含用于查詢 V/F 設(shè)定點屬性及時延的 API。
• 睡眠模式——電源管理器包含的配置接口及運行時接口使開發(fā)人員可喚醒自定義睡眠模式，以便在非工作狀態(tài)期間節(jié)省電能。
• 電源事件的注冊及通知——為了調(diào)整整個應(yīng)用中的 V/F 縮放比例、睡眠模式以及其他事件，電源管理擁有一套注冊及通知機制 (registration and notification mechanism)，以使諸如應(yīng)用代碼、外設(shè)驅(qū)動器、封裝內(nèi)容以及 OS 時鐘模塊等實體能夠進行注冊，用于通知會影響這些實體的特定事件，例如“即將更改 V/F 設(shè)定點”、“完成更改V/F 設(shè)定點”、“進入睡眠模式”、“從睡眠模式中喚醒”以及出現(xiàn)“電源故障”等。通知進程 (notification process) 是電源管理器的重要特性。當(dāng)無需通知時可使用“未登記”功能。

電源管理器 API

表 4 對運行時應(yīng)用編程接口進行了匯總。

表 4. 電源管理運行時 API 的匯總

戰(zhàn)略實施

由于已經(jīng)建立了提高電源效率的基礎(chǔ)，下一步工作就應(yīng)該進行戰(zhàn)略定義，以便開發(fā)低功耗應(yīng)用，并充分利用 OS 中的部分技術(shù)及支持。

所建議的策略包括以下 11 個步驟。該戰(zhàn)略具有可重復(fù)性：
當(dāng)無法滿足電源管理目標(biāo)，也就是說需要采用額外的運行時方案才能滿足應(yīng)用電源預(yù)算時，就可重復(fù)訪問這些步驟。

1. 從初始就考慮到電源效率；
2. 選擇低功耗組件；
3. 對電源進行建模和估測，并進行相應(yīng)的硬件測試；
4. 針對電源管理和測量設(shè)計具備鉤子機制的 HW；
5. 構(gòu)建可大幅提高工作效率的 SW；
6. 啟用簡單的電源管理“開／關(guān)機切換”特性；
7. 在無需電源管理的情況下也可率先進入工作；
8. 重復(fù)開啟“開機”特性，并測量功耗開銷 (payoff)；
9. 開啟代碼生成優(yōu)化功能、重置代碼及數(shù)據(jù)，并調(diào)整 “熱點” 監(jiān)測；
10. 進行校準(zhǔn)，以實現(xiàn)頻率及電壓的最小化；
11. 激活所有的電源管理特性，并進行相應(yīng)部署。

表 5 對上述戰(zhàn)略進行了非常詳盡的匯總說明。我們將在下文討論如何高效應(yīng)用上述策略。

表 5. 低功耗應(yīng)用開發(fā)的詳細策略

音頻應(yīng)用范例

選用現(xiàn)成的 DSP 評估板 5509A EVM PLUS 板作為測試平臺，該評估板不僅支持 V/F 縮放 ，還包含針對 DSP 內(nèi)核與總體系統(tǒng)電源測量的鉤子機制。

需要注意的是，EVM 作為易于使用的評估平臺，并未在出廠時提供最佳功耗配置。另外，在評估效果時應(yīng)謹記由于其易于配置，所以 EVM 上測量的總體系統(tǒng)電源數(shù)量就應(yīng)多于通常情況下部署的平臺。EVM 還能以 DSP 內(nèi)核級與系統(tǒng)級兩種方法測量各種技術(shù)的有效性。

步驟 1 無需解釋。步驟 2 及 4 基本上都由這種特殊 EVM 完成，這充分表明了該平臺的廣泛適用性。步驟 3（試驗）在 EVM 上進行，目的是測量各種技術(shù)的效果（如片上與片外存取的內(nèi)核及系統(tǒng)電源、DMA 與 CPU 傳輸?shù)谋容^、空閑外設(shè)及時鐘域的作用等等）。