如何選用合適DSP元件進(jìn)行低功率設(shè)計(jì)
作者：
時(shí)間：2010-12-07
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
收藏
加入技術(shù)交流群
掃碼加入
和技術(shù)大咖面對(duì)面交流
海量資料庫(kù)查詢(xún)
封裝與功耗
前述所有省電技術(shù)都能幫助元件減少產(chǎn)生熱量，封裝則能透過(guò)高效率散熱進(jìn)一步加強(qiáng)它們的效果。傳統(tǒng)的風(fēng)扇、散熱空間或
散熱片都不適合空間有限的可攜式應(yīng)用，它們的高度或成本也可能超過(guò)插入式模組或汽車(chē)應(yīng)用所能接受的范圍；相形之下，金屬散熱蓋或散熱層雖會(huì)增加元件成本，卻能提供更高散熱效率。有些元件還將散熱錫球連接到元件的散熱接地面，由它透過(guò)電路板來(lái)達(dá)成更良好的散熱效果。
選擇適當(dāng)技術(shù)
電池供電型應(yīng)用
可攜式或掌上型應(yīng)用最重視電池壽命，但可攜式應(yīng)用使用電池的方式卻有極大差異?？蓴y式產(chǎn)品有許多不同的操作模式，設(shè)計(jì)人員必須將這些模式列入考慮才能讓電池享有最長(zhǎng)壽命。
MP3播放機(jī)
由于歌曲下載時(shí)間只撞シ派儼糠蕕氖奔洌這類(lèi)產(chǎn)品的電力多半用于歌曲播放。為了將待機(jī)功耗減到最少，它們還會(huì)在一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)機(jī)。MP3播放機(jī)必須將音樂(lè)即時(shí)解壓縮，避免資料流失造成各種雜音。MP3播放機(jī)的效能需求遠(yuǎn)小于視訊處理或?qū)掝l通訊等其它應(yīng)用，所以最適合使用低功耗DSP。這類(lèi)元件通常會(huì)裼玫吐┑韁瞥蹋因?yàn)槁╇娙允侵饕膩?lái)源。它們還能裼悶德實(shí)髡技術(shù)，以便根據(jù)歌曲所需的解碼效能來(lái)降低元件的時(shí)脈頻率。
數(shù)位相機(jī)
這類(lèi)產(chǎn)品有多種操作模式，包括：
(1)自動(dòng)關(guān)機(jī)的待機(jī)模式；
(2)預(yù)視模式（等待拍攝相片）；
(3)拍照模式（實(shí)際拍攝相片以及處理和壓縮影像）；
(4)錄影模式（部份相機(jī)具備此功能）。
數(shù)位相機(jī)的螢?zāi)挥袝r(shí)會(huì)開(kāi)啟很長(zhǎng)的時(shí)間，但DSP真正執(zhí)行影像壓縮的時(shí)間卻很短。數(shù)位相機(jī)在預(yù)視模式和拍攝模式都必須執(zhí)行許多即時(shí)處理作業(yè)，在預(yù)視模式必須不斷顯示最新畫(huà)面，在拍攝模式則要盡快完成相片的處理和壓縮，以便繼續(xù)拍攝下一張照片，進(jìn)而將兩次拍攝之間的延遲時(shí)間縮到最短。這種DSP包含多種不同的運(yùn)算處理單元：
●ARM7核心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制功能和使用者界面；
●TMS320C54x處理器；
●SIMD影像處理引擎（iMX），提供可程式影像處理功能；
●可變長(zhǎng)度編碼和解碼（VLC/VLD）協(xié)同處理器，負(fù)責(zé)影像和視訊的壓縮與解壓縮；
●預(yù)視引擎，即時(shí)顯示預(yù)視畫(huà)面以及數(shù)位變焦。
它還具備很高的功能整合度，可以縮小產(chǎn)品體積和減少系統(tǒng)功耗：
●多用途的OSD功能；
●彩色液晶螢?zāi)坏臄?shù)位界面；
●CompactFlash、SmartMedia、Secure Digital以及Memory Stick記憶卡界面；
●多通道10位元數(shù)位類(lèi)比轉(zhuǎn)換器，負(fù)責(zé)提供NTSC/PAL復(fù)合視訊輸出；
●多通道串列音訊Codec界面（McBSP）；
●晶片內(nèi)建USB 1.1功能控制器。
這類(lèi)裝置可以選定某些很少使用的功能，然后在它們處于閑置狀態(tài)時(shí)切斷時(shí)脈訊號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，預(yù)視和待機(jī)模式可能不需要iMX和VLD/VLC功能方塊，相機(jī)未連接至個(gè)人電腦時(shí)則可將USB界面的電源關(guān)掉。
行動(dòng)電話(huà)
標(biāo)準(zhǔn)行動(dòng)電話(huà)有兩種電源模式：
(1)等待電話(huà)的待機(jī)模式；
(2)實(shí)際撥打電話(huà)的通話(huà)模式。
處于待機(jī)模式時(shí)，數(shù)據(jù)機(jī)功能（在等待電話(huà)時(shí)）會(huì)以低功耗模式操作，應(yīng)用功能（數(shù)位語(yǔ)音編碼和解碼）的電源則可完全切斷。手機(jī)進(jìn)入通話(huà)模式后，數(shù)據(jù)機(jī)功能和應(yīng)用功能就會(huì)在功耗較高的模式下操作。低耗電制程已能滿(mǎn)足這類(lèi)手機(jī)的處理需求，因此許多產(chǎn)品都裼謎庵種瞥桃越謔〉緦?duì)４藭r(shí)產(chǎn)品凈功耗與每種模式所子玫氖奔溆泄?。藗冞€能使用電壓和頻率調(diào)整技術(shù)，以便根據(jù)操作模式的作業(yè)需求來(lái)調(diào)整元件功耗。先進(jìn)手機(jī)還增加數(shù)位相機(jī)、MP3和錄影功能，所以其操作模式也變得更多。為了支援這些操作模式，行動(dòng)電話(huà)通常會(huì)裼貌煌類(lèi)型處理器所組成的異質(zhì)架構(gòu)，由DSP和各個(gè)操作模式專(zhuān)用的硬體加速器來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)機(jī)和相機(jī)等應(yīng)用所需的訊號(hào)處理功能，再由DSP搭配負(fù)責(zé)使用者界面和系統(tǒng)控制功能的RISC處理器。如果某個(gè)模式不會(huì)用到加速器功能，系統(tǒng)也可切斷它們的電壓或時(shí)脈，例如待機(jī)模式不需要使用者界面時(shí)，可將RISC核心的電源關(guān)機(jī)。
可攜式應(yīng)用會(huì)視需要袢「髦質(zhì)〉緙際酰以便將重要操作模式的功耗減到最低。
基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)
封包語(yǔ)音（VoIP）或基地臺(tái)收發(fā)器等設(shè)備所用的無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施雖屬于「插入式」應(yīng)用，卻仍須在不同的功耗限制下操作。有些系統(tǒng)會(huì)在電源供應(yīng)和系統(tǒng)散熱能力已經(jīng)固定的機(jī)架上，增加新的功能單元或通道容量，這些系統(tǒng)通常必須在室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)故障時(shí)繼續(xù)正常操作。每個(gè)機(jī)架的總功耗都不能超過(guò)現(xiàn)有電源供應(yīng)的供電能力，電源供應(yīng)會(huì)將電源提供給機(jī)架上的電路板，每張電路板再將電源分配給電路板上的不同元件。隨著半導(dǎo)體元件日益精密，晶片還能提高操作頻率或內(nèi)建多顆DSP處理器來(lái)支援更多通道。另一方面，不斷縮小的電路結(jié)構(gòu)卻讓晶片產(chǎn)生更多功耗，因此透過(guò)封裝提高散熱效率也變得更重要。由于這些系統(tǒng)必須非?？煽?，所以在分析其電源和散熱需求時(shí)，應(yīng)將所有處理器都在最大負(fù)載下工作的情況列入考慮。
為了降低滿(mǎn)負(fù)載的操作功耗，這類(lèi)系統(tǒng)多半會(huì)裼迷誚系偷繆瓜虜僮韉母咝能制程，并且搭配對(duì)于任何應(yīng)用都有幫助的多時(shí)脈域和時(shí)脈閘控技術(shù)。這些系統(tǒng)不會(huì)利用多電壓域技術(shù)降低功耗，因其包含大量而密集的處理器，此時(shí)若裼枚嗟繆褂蚣際躉嵩斐傻緶釩逕杓聘叢有源蠓增加。靜態(tài)電壓調(diào)整有助于節(jié)省功耗，由于功耗會(huì)隨著操作電壓的平方而改變，所以這些設(shè)計(jì)會(huì)選擇較低的操作電壓。這些元件還能整合更多核心，以彌補(bǔ)某些核心在較低頻率下操作所不足的效能，例如與其使用四個(gè)在1.2V下操作的300MHz核心，還不如使用6個(gè)在1.0 V下操作的200MHz核心，因?yàn)閮煞N解決方案的MHz效能（和通道處理能力）都是1200MHz，但后者功耗卻只有前者的（1.0V/1.2V）2，大約是69％。這些元件的晶片面積大都用于內(nèi)建記憶體，其中又以資料記憶體為主。由于在特定的通道處理密度下，每顆晶片所需的資料記憶體也是定值，而且其中多數(shù)記憶體又會(huì)直接分配給各個(gè)核心使用，所以增加核心并不會(huì)造成晶片總面積等比例增加，所帶來(lái)的低功耗優(yōu)點(diǎn)則足以彌補(bǔ)額外增加的成本。
功耗最佳化必須符合應(yīng)用需求
不同的DSP應(yīng)用設(shè)備需要不同的策略來(lái)滿(mǎn)足其需求，例如基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)希望降低最大負(fù)載條件下的功耗，可攜式應(yīng)用則希望將電池的電力消耗減至最少，它們的需求顯然就有極大差異。事實(shí)上，就算同類(lèi)型的應(yīng)用都可能有著極為不同的要求，例如不同的可攜式應(yīng)用必須袢〔煌的電源最佳化技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足各自的操作需求。半導(dǎo)體廠(chǎng)商想要服務(wù)各種市場(chǎng)，就必須掌握多種制程、設(shè)計(jì)和架構(gòu)技術(shù)，才能針對(duì)目標(biāo)應(yīng)用提供最合適的元件。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/151275.htm
評(píng)論