手持式触摸屏系统的低功耗设计

　　2.休眠模式：这是控制器另一种常见的电源模式。这种电源模式主要是CPU进入休眠(没有时钟了)，这时CPU对总功耗产生的影响仅来源于静态功耗，因为这时没有了时钟开关，也不存在动态功耗。

　　3.深度休眠：在这种电源模式下，系统时钟被禁用，高频资源也不可用。然而，电流状态不受影响，也就是说CPU寄存器、SRAM等还保持不变。由于高频时钟被禁用，因此跟开关相关的许多功耗都不存在了。通常情况下，深度休眠模式具有一个选项，可让一个低频时钟保持运行，用来驱动定时器等一些低频资源。此外，这种模式也允许用户使用I2C从设备等通信协议模块，它不需要器件本身生成任何时钟。由于进入这种模式的主要方式就是禁用到系统的主时钟，因此这点是可以做到的，但模块还有功耗。所以说，这种模式的功耗主要是芯片上所有模块的静态功耗。

　　4.冬眠模式(Hibernate)：在这种模式中，所有时钟都关闭，芯片上除了用作外部事件触发时的唤醒源以外的所有资源都不使用。由于在此模式下几乎所有资源都断电了，因此这种模式可减少静态功耗和动态功耗组件，从而产生最低的功耗。

　　系统的平均电流消耗可由以下方程式计算得出： 
           

　　分析电源模式，我们可看到工作模式的功耗最大。如果我们考虑移动设备的电池使用寿命，那么电池耗电最大的情况就是大多数资源都在运行的时候。

　　根据手持移动设备的一般要求，类似于赛普拉斯所推出的触摸屏控制器可为设备工作提供多种状态(见图2)。　　

 

　　图2 如电源状态转换图所示，类似于赛普拉斯TrueTouch Gen4等触摸屏控制器可支持设备工作的各种电源状态。

　　通常说来，系统保持在工作模式和其它低功耗模式的时间具体取决于应用。有些应用可能需要控制器一直运行，有些则可能需要控制器只是偶尔运行。系统设计人员应当分析系统在特定模式下运行的功耗，从而最大限度地提高工作时间，确保实现高电源效率。

　　某些应用希望系统以更高的速度运行，从而能更快地完成工作，并尽快返回低功耗模式。而在其它某些应用中，CPU以较低速度运行，这样工作模式下的功耗就比较低，也不必进入低功耗模式。因此，系统设计人员必须分析最佳应用案例，充分考虑到不同工作速度上的电流消耗情况，包括低功耗模式下唤醒所需的时间、低功耗模式下的电流消耗以及系统在工作和休眠模式之间切换所需的频率。

　　触摸屏控制器降低系统总功耗的方法主要有两种：

　　1. 缩短系统保持在工作模式的时间。这具体又分为几种方法：

　　a) 提高信噪比(SNR)：毫无疑问，SNR是影响触摸屏可靠性的最主要参数之一。显示屏或充电器的噪声会显著影响触摸屏的性能，包括增加误判的触摸概率。器件的SNR越高，其在噪声环境下的触摸屏性能就越强。为了确保避免误触发，测量数据经滤波后可实现更高的SNR，从而减少滤波所需的采样数量。这就意味着要实现相同的准确度，处理采样的时间相对于SNR较低的情况可以有所缩短。这样，控制器需要保持在工作模式下支持特定刷新率的时间也能缩短。比方说，赛普拉斯的TrueTouch Gen4控制器提供10V电压传输，SNR较高。触摸屏面板电压的驱动与SNR成正比，10V Tx能实现实际应用中同类最佳的性能，减少噪声情况下的误判触摸，同时缩短滤波周期，从而降低功耗。

　　b) 强大的CPU：赛普拉斯Gen4触摸屏控制器采用32位ARM Cortex-M内核，这是首款完全采用ARM 32位内核的产品系列，也堪称处理器的市场标准。

　　有了上述增强功能，赛普拉斯触摸控制器在60Hz刷新率、双指触摸情况下工作模式耗电为2mW，实现了同类最佳的性能。

　　2. 系统设计人员加强控制，改变控制器保持在某种特定电源模式下的时间：这是系统设计最重要的方面之一。系统设计应当根据移动设备运行的应用类型以及用户对电池使用寿命的偏好选择最佳的刷新率。比方说，控制器上的寄存器可配置芯片能让系统设计人员修改电源模式以及系统需要保持在该电源模式下的时间。寄存器可由主机控制器进行配置。

　　改善手持设备整体功耗的关键就是提高处理速度，让控制器缩短保持在工作模式下的时间。此外，延长控制器在低功耗模式下的时间也有助于降低平均功耗。面板的刷新率决定着控制器在工作模式和较低功耗模式下所处的时间，此外，刷新率要求针对不同应用也有所差异，比方说游戏应用所需的刷新率要高于拨打电话的应用。根据应用不同，设计人员必须确保刷新率可实现动态控制，从而延长电池使用寿命。在多点触摸下保持较高刷新率、又能实现较低工作功耗的触摸屏控制器是系统设计人员的最佳选择，有助于尽最大限度地延长手持设备的电池使用寿命。