基于ARM的嵌入式计算机系统的低功耗设计与实现

摘要：嵌入式计算机系统被广泛应用于便携式和移动性较强的产品中，而这些产品的低功耗设计的目标是在满足用户对性能需求的前提下，尽可能降低系统的能耗，延长设备的待机时间。基于ARM处理器的嵌入式计算机系统主要通过低功耗微处理器选择、接口驱动电路的设计、电源供给电路设计、动态电源管理等来实现系统的低功耗。该系统已经在产品应用，系统性能稳定，功耗很小。
关键词：ARM；嵌入式计算机；低功耗

0 引言
绿色环保节能是全球化的热潮，而嵌入式计算机系统被广泛应用于便携式和移动性较强的产品，低功耗设计不仅是绿色环保的要求，也是嵌入式计算机系统体积和质量的约束。随着市场对嵌入式计算机系统在体积和性能方面要求的不断提升，小体积、高性能与有限的电池能量之间的矛盾曰益突出，系统低功耗设计是解决这一矛盾的有效手段。基于ARM的嵌入式计算机系统在保证系统性能的情况下通过硬件和软件两方面低功耗的设计来最大限度地降低嵌入式计算机系统的功耗。

1 系统组成
嵌入式计算机系统采用ARM9微处理器PXA270为核心，外围扩展了许多标准的IO接口来实现系统功能，如显示、数据采集、定位、通信等功能。系统主要由处理器子系统、存储器子系统、电源管理子系统、GPS导航定位子系统、LCD触摸屏子系统、矩形键盘和扩展总线接口子系统等组成，扩展的标准IO接口包括USB接口、串口、以太网接口、CAN接口、音频接口等，硬件结构框图如图1所示。由于嵌入式计算机系统不能一直有充足的电源供应，需用电池来供电，所以设计过程中需要从各个细节考虑降低功率消耗，从而延长电池使用时间。如图1所示，系统随着实现功能的增多相应的功耗也会增大，根据系统组成主要的功耗在于微处理器、LCD触摸屏、集成电路、电阻和有源器件等，设计过程中需要从全局来考虑功耗的设计，下面将详细描述功耗产生的原因和低功耗的设计与实现。