DSP便攜系統(tǒng)的功耗優(yōu)化方案解析

為了幫助數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）開發(fā)人員最大化地延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，并促成功率敏感的便攜系統(tǒng)，德州儀器（TI）公司推出了TMS320C5509A、TMS320C5507和TMS320C5503數(shù)字信號(hào)處理器。不過，要確保這種DSP不消耗任何不必要的功率，就必須了解如何才能將功耗降至最低，以及怎樣充分利用將所有暫未使用的外設(shè)保持在閑置狀態(tài)的優(yōu)勢(shì)。
　　例如，高效節(jié)能的系統(tǒng)級(jí)線路板設(shè)計(jì)，會(huì)要求某些特殊引腳具有良好的終止（termination）功能，以及令部分外設(shè)處于閑置狀態(tài)，并充分利用DSP的閑置和省電模式。通過動(dòng)態(tài)關(guān)斷未使用的所有外設(shè)和內(nèi)部功能性單元，即可以實(shí)現(xiàn)這第一點(diǎn)。將功耗減至最小，還有助于降低成本、減小發(fā)熱量和降低器件密度。
　　若輸入引腳處于懸空（float）狀態(tài)，則懸空引腳的邏輯狀態(tài)每一次切換時(shí)，都將產(chǎn)生額外的I/O電流消耗。開發(fā)人員可以通過對(duì)未使用的引腳和懸空引腳進(jìn)行控制來節(jié)省能量，同時(shí)保持最佳功能性。對(duì)于重要的功率敏感應(yīng)用，閑置或正確地配置未使用的DSP外設(shè)，比如實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）、A/D轉(zhuǎn)換器、MMC/SD卡以及USB，也能夠節(jié)省能量。
　　右文給出了有關(guān)如何通過中斷C5509A、C5507和C5503 DSP上未使用的外設(shè)引腳來優(yōu)化功耗的一些指導(dǎo)原則。
　　建議
　　1.將DSP設(shè)置為待機(jī)模式――這是功率優(yōu)化的關(guān)鍵部分。為此，開發(fā)人員可以啟動(dòng)閑置配置，包括閑置CPU、所有外設(shè)、時(shí)鐘發(fā)生器和片上振蕩器。
　　2.通過上拉/下拉方式中斷未使用的輸入引腳，確保未使用的“輸出”引腳沒有連接任何阻性負(fù)載。激活EMIF總線上的總線保持器（bus keeper），也能夠節(jié)省能量。
　　3.實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）模塊應(yīng)該在未使用時(shí)上電，從而幫助將功耗降到最低。因?yàn)镽TC是唯一能與芯片其余部分完全隔離的模塊。它可以在芯片其余部分?jǐn)嚯姇r(shí)被供電，反之亦然。DSP上的其它外設(shè)和模塊的閑置不會(huì)影響RTC。
　　4.將片內(nèi)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的時(shí)鐘頻率設(shè)定為盡可能最低的4MHz，這樣一來，最大可能的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘頻率為2MHz。這將使得ADC狀態(tài)機(jī)的功耗降至最低。如果某個(gè)片上ADC模塊未被使用，則連接電源和接地的ADC應(yīng)該按照規(guī)格說明書的規(guī)定來相應(yīng)地連接電源和接地。
　　5.通過設(shè)定USBIDLECTL寄存器的各個(gè)位，使DSP上的USB模塊處于閑置狀態(tài)。為了使USB端口不工作，使USBIDLECTL寄存器的閑置啟用位（IDLEEN）置1，再讓ICR的PERI位置1。確保USBCLK被設(shè)定在48MHz。確保DP和DN引腳處于懸空狀態(tài)。最后，通過10kΩ的上拉電阻把USB的PU引腳上拉到高電平，以保證USB不會(huì)復(fù)位，不會(huì)喚醒片上振蕩器。
　　
　　圖：通過軟件或增添上拉電阻的硬件方式，可實(shí)現(xiàn)許多功率優(yōu)化技巧
　　不建議
　　1.連接仿真器或使用Code Composer Studio集成開發(fā)環(huán)境的調(diào)試功能，把DSP置于睡眠或Idle3模式。不需要任何懸掛中斷，并確保未使用的輸入引腳被上拉至高電平。不需要進(jìn)行任何DMA傳輸，也不需要激活RTDX，否則都將重新激活I(lǐng)dle3模式。
　　2.擁有外部中斷或片上實(shí)時(shí)時(shí)鐘產(chǎn)生的中斷。不要將USB主機(jī)重新使用或?qū)⑾到y(tǒng)硬件重置，否則會(huì)將內(nèi)部振蕩器從閑置或睡眠模式中喚醒。
　　3.中斷數(shù)據(jù)或地址總線引腳，而它們具有保持器功能，能夠減少懸空未使用引腳引起的靜態(tài)功耗?？偩€保持器將使得未用引腳無(wú)需外部電阻。
　　4.使用外部振蕩器。為使功耗最小，應(yīng)考慮采用片內(nèi)振蕩器。
　　5.讓RTC引腳處于懸空狀態(tài)，即使沒有使用。因?yàn)镈SP關(guān)斷時(shí)，通常應(yīng)使RTC保持運(yùn)行。讓RTC引腳懸空，將增加轉(zhuǎn)換次數(shù)，從而消耗更多能量。
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