μCOS-II實時操作系統(tǒng)在μ′nSPTM中的低功耗研究
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方案一：系統(tǒng)在空閑狀態(tài)下關閉實時時鐘，進入低功耗狀態(tài)。但這種方法會使操作系統(tǒng)停止運行而無法進行任務調(diào)度，故需要定時器周期性地喚醒CPU。CPU被喚醒之后重新判斷是否有任務處于就緒態(tài)，如果有就執(zhí)行該任務；如果沒有則再次進入空閑狀態(tài)并關閉實時時鐘進入低功耗狀態(tài)。其工作時序見圖2。其中用戶任務工作在高功耗狀態(tài)，空閑任務則關閉實時時鐘，處于低功耗狀態(tài)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/152443.htm
方案二：系統(tǒng)在空閑狀態(tài)下不關閉實時時鐘，而是進入最低的工作頻率，此時處理器處于低功耗工作狀態(tài)，操作系統(tǒng)仍然可以進行任務調(diào)度。當有用戶任務時，由用戶任務先把實時時鐘頻率升高，然后再運行用戶代碼。其工作時序見圖3。其中每次進入用戶任務之前，先將實時時鐘頻率升高，用戶任務運行結束進入空閑狀態(tài)時，再將實時時鐘頻率降低。
測試和方案對比：
首先在處理器μ′nSPTM處理器上移植μCOS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)。運行正常后測試用的用戶任務是以1 Hz的頻率點亮LED指示燈。表2是測試數(shù)據(jù)(外電源電壓4．82 V，穩(wěn)壓后處理器電壓3．3 V)。
測試結論：
雖然以整機電流進行測試不能完全反映處理器的工作情況，但從以上數(shù)據(jù)可以知道，采用兩種方案確實可以降低系統(tǒng)功耗，而且方案一的效果更好，但需要占用一個定時器，在測試中發(fā)現(xiàn)當任務增加后功耗很快達到方案二水平，且有時不能正常喚醒；方案二很穩(wěn)定，而且不需要定時器，用戶可以根據(jù)任務的運算量設定不同的時鐘頻率，如需要大的運算任務，可在進入用戶任務之前將時鐘頻率設置為較高值，反之設置為較低值。以上采用的方法只是動態(tài)地改變系統(tǒng)的頻率，沒有動態(tài)地改變電壓水平，因此在降低嵌入式系統(tǒng)功耗方面依然有進一步的潛力。但動態(tài)改變電壓水平需要更多硬件支持，在目前廣泛使用的中低端處理器中，通過擴展實時操作系統(tǒng)內(nèi)核動態(tài)地改變系統(tǒng)的頻率對降低嵌入式系統(tǒng)功耗是大有裨益的。
4 結 語
在嵌入式系統(tǒng)設計中，由于普遍存在CPU高速運行功能和有限任務處理要求的巨大差異，會形成系統(tǒng)在時間與空間上巨大的無效操作。如果能夠根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)自動地進行功耗管理，使系統(tǒng)工作于系統(tǒng)狀態(tài)相適應的功耗模式，故能極大地降低系統(tǒng)功耗，延長電池待機時間。這些工作對嵌入式開發(fā)有重大的意義。
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