DSP电源管理技术加快设计进度

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  •     许多电池供电的手持系统都要求具备数字信号处理功能,设计这种产品时,我们必须高度重视功耗问题。
       选择具备所有必需的计算能力且还能满足设计功耗要求的DSP,使设计要么取得显著成功,要么彻底失败,设计小组不得不进行昂贵的再设计。
    不过,大多数设计工程师已经痛苦地了解到,传统 DSP 功耗估算方法最多也只能获得近似值,因此我们需要用软件来管理功耗并估算功耗的新技术。
    数据表不够用
        以前,设计小组选择处理器时首先要查看备选DSP的数据表。以 mA/MIP 或mA/MHz 为单位的测量值通常与芯片的最大 IDD 配套提供。几乎所有数据表都提供上述信息。
    上述数据的问题在于,功耗很大程度上取决于应用本身,而数据表中的统计数据往往不能完全符合实际应用。
       半导体公司认识到上述问题,通常只给出基本情况,供估算功耗数值参考。举例来说,常见的 TI DSP 会给出以下工作情况:CPU 执行 75% 双 MAC 和 25% ADD,数据总线活动适中(正弦波形图表)。CPU 及 CLKGEN (DPLL) 域处于工作状态中。
    除非设计小组的应用情况与上述描述一致,否则数据表中的数据仅用于比较同一制造商推出的类似芯片。事实上,其他半导体公司很可能会在不同情况下测量功耗。
    还有一些情况会使得数据表上的数据更加值得怀疑,这对那些面临严格功耗限制的设计人员提出了更严峻的挑战。
       DSP是复杂的芯片,其包括休眠模式和断电模式等节电功能。上述功能会将单次估算中的误差加以放大。
    数据表未考虑到功耗实际上由两部分组成:工作在内核电压源上的处理器和工作在 I/O 电源上的外设都涉及功耗问题。
    设计小组希望用不同的实施方法和平台比较功耗。
       由于面临上述挑战,设计小组往往需要构建原型板,并根据不同处理器、实施方法及平台等因素对功耗加以估算。上述方法尽管要花很多时间而且成本不菲,但至少还能为我们提供比较精确的数据。
    变量测量
       我们对估算不同情况及实施方法下的功耗所用的方法已经有了较好的了解。只有经过细分,并根据实际测量得出的数据才会更加有用。具体过程通常如下:
    将芯片分为子系统;
    独立执行每个子系统;
    用减法分析来确定每个子系统的功耗;
    确定每个子系统的最大功耗及闲置功耗;
    用内插法估算子系统功耗;
    最后用叠加法估算芯片功耗。
    我们通常将经测量得出的数据连同制造商给出的数据(如内核电压)制成电子数据表,并通过适当运算进行估算。如图 1 所示,右侧的灰白部分即为功耗估算结果。

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