学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

嵌入式系统低功耗设计

作　者: 谢亮
导　师: 蒋乐天；于胜利
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 智能手机低功耗设计 CABC Android系统
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 214次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着无线通信技术、移动互联网技术和集成电路制造技术的发展,嵌入式系统的应用在全世界得到迅猛发展。以智能手机为代表的嵌入式系统越来越普及,伴随着智能手机功能越来越多,应用越来越丰富,使功耗问题成为人们关注的焦点。如何进行低功耗设计,已成为智能手机开发过程中最为关键的问题之一。本文对嵌入式系统低功耗设计方法进行了分析,系统地研究了一款智能手机的低功耗设计方案。本文从影响智能手机功耗的因素分析着手,分别从硬件和软件两个方面实现低功耗设计。在硬件低功耗设计方面,分别从应用处理器选择、射频功放供电设计和LCD背光CABC控制三方面进行了原理和实现的详细介绍。通过功耗和性能对比,选择低功耗、高性能的OMAP3630应用处理器,构建本课题的低功耗硬件平台。通过给射频功放提供单独的DCDC供电方案来降低该模块的功耗,使通话功耗降低10%,数据业务功耗降低13%。通过采用CABC的背光控制方案,实现LCD背光电路的降功耗设计,特别是当背景图片较暗时,可以达到40%的降功耗效果。在软件低功耗设计方面,在分析了Android系统的电源管理机制后,一方面,针对系统sleep状态,优化驱动设计来降低系统待机功耗,使待机功耗降低30%。另一方面,针对系统AWAKE状态下的低功耗设计,首先分析智能手机用户常用的使用场景,然后,从增加省电模式和优化通话省电两方面实现软件低功耗设计。省电模式是在一般模式的基础上,对铃声、LCD背光和键盘背光的设置进行优化设计,增加一种手机模式,来降低系统功耗;通话省电是针对通话时的LCD背光和键盘灯进行优化设计,降低通话时的手机功耗。在软件设计时,还充分考虑到对用户体验的影响,设计一键省电方案和合理的用户操作界面,在满足用户使用习惯的同时,实现低功耗设计。最后,针对本课题研究的智能手机,对整机待机功耗和通话功耗进行实验室测试,待机功耗降低了30%。射频功放降功耗使通话功耗降低了10%,而通话省电的降功耗措施,使通话功耗降低了8%。达到了低功耗设计目标。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题的研究背景与意义  10-11
  1.2 国内外研究概况  11-13
  1.3 本文主要研究内容和结构  13-14
  1.4 本章小结  14-15
第二章嵌入式系统低功耗设计方法  15-20
  2.1 硬件低功耗设计  15-16
    2.1.1 采用低功耗器件  15-16
    2.1.2 电源拓扑设计  16
  2.2 软件低功耗设计  16-19
    2.2.1 低功耗任务调度器  17-18
    2.2.2 低功耗设备驱动  18
    2.2.3 低功耗应用策略  18-19
  2.3 本章小结  19-20
第三章智能手机功耗分析  20-25
  3.1 智能手机系统架构  20-21
  3.2 智能手机耗电因素分析  21-22
  3.3 低功耗设计的方案分析  22-24
    3.3.1 射频PA 部分低功耗设计  22-23
    3.3.2 LCD 部分低功耗设计  23
    3.3.3 应用处理器低功耗设计  23-24
  3.4 本章小结  24-25
第四章低功耗硬件平台设计和实现  25-33
  4.1 低功耗应用处理器方案的选择  25-27
    4.1.1 关键指标  25
    4.1.2 功耗模式和功耗优化技术  25-26
    4.1.3 方案选取  26-27
  4.2 OMAP3630 方案介绍  27-30
    4.2.1 硬件特性介绍  27-28
    4.2.2 SmartReflex 电源管理技术及应用  28-30
  4.3 低功耗硬件平台设计和实现  30-32
    4.3.1 无线收发信机设计  30-31
    4.3.2 低功耗智能手机硬件平台设计  31-32
  4.4 本章小结  32-33
第五章硬件关键模块低功耗设计  33-48
  5.1 射频功放电路低功耗设计  33-40
    5.1.1 原理介绍  33-35
    5.1.2 设计实现  35-38
    5.1.3 降功耗效果  38-40
  5.2 LCD 模块低功耗设计  40-47
    5.2.1 CABC 原理介绍  40-42
    5.2.2 CABC 设计实现  42-46
    5.2.3 降功耗效果  46-47
  5.3 本章小结  47-48
第六章软件低功耗设计  48-62
  6.1 Android 软件平台介绍  48-49
  6.2 Android 电源管理  49-52
    6.2.1 电源管理机制  49-50
    6.2.2 电源管理架构  50-51
    6.2.3 系统工作状态  51-52
  6.3 软件低功耗设计分析  52-57
    6.3.1 降功耗途径分析  52
    6.3.2 优化外围电路Sleep 状态驱动设计  52-54
    6.3.3 AWAKE 状态省电分析和方案设计  54-56
    6.3.4 用户体验和易用性设计  56-57
  6.4 AWAKE 状态软件低功耗设计实现  57-61
    6.4.1 低功耗软件架构设计  57
    6.4.2 界面设计  57-58
    6.4.3 各模块详细设计  58-61
  6.5 本章小结  61-62
第七章系统功耗测试  62-66
  7.1 测试环境  62-63
  7.2 测试方法和结果  63-65
    7.2.1 待机功耗测试  63
    7.2.2 语音业务功耗测试  63-65
  7.3 本章小结  65-66
第八章总结和展望  66-68
  8.1 全文总结  66-67
  8.2 展望  67-68
参考文献  68-71
缩略语表  71-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  73-75

相似论文

在智能手机环境下健康管理功能设计与研究,TN929.53
面向智能手机的节能定位策略,TN929.53
智能手机二维码识别系统设计与实现,TN929.53
SoC芯片的低功耗物理设计研究,TN47
基于ZigBee的轮胎压力监测系统设计,U463.6
基于Android的BitTorrent协议客户端设计与实现,TN929.5
嵌入式系统的低功耗设计技术研究,TP368.12
基于TD-SCDMA手机电视终端研究,TN929.5
低功耗设计方法及其在FT-X芯片中的应用,TN402
Android平板电脑系统测试的设计与实施,TP311.52
基于WAP的移动票务身份条码认证系统设计与实现,TP391.44
基于Symbian手机平台的二维条码识别应用研究,TP391.44
射频识别标签芯片模拟部分的电路设计,TP391.44
基于EPC Class-1 Generation-2标准的UHF RFID标签芯片数字电路设计,TP391.44
受控线性移位测试生成方法研究,TN407
基于SRPG低功耗技术的乘法器设计与实现,TN402
基于CK-Core的Android系统之Linux2.6移植,TP316.81
基于Android游戏开发中常用类库的设计与实现,TP311.52
基于CK-CPU的Android系统之Dalvik移植及性能研究,TP368.1
60GHz毫米波功率源关键技术研究,TN40