基于XCR3256的低功耗存储测试器研究设计

　　2 低功耗的实现方法

　　降低系统功耗的传统手段主要集中在硬件上, 如：选择低功耗器件、安排不同的供电回路等。然而，硬件只是一个平台，软件的作用不容忽视，总线上几乎每一个芯片的访问、每一个信号的翻转差不多都由软件控制，如果软件能减少外存的访问次数、及时响应中断等都将对降低功耗作出很大的贡献。

　　2.1 硬件

　　2.1.1 芯片级低功耗实现技术

　　在该设计中大部分器件如主控芯片、存储器、总线驱动器、FIFO等都是采用的CMOS、HMOS低功耗器件。

　　主控芯片选用的Xilinx公司的CPLD，型号为XCR3256，3.3V工作电压，低功耗运作，5V与3.3V兼容I/O端口。对于不用的 I/O口全部设为输出（外面不接任何有驱动的信号）。如果I/O悬空的话，受外界的一点点干扰就可能成为反复振荡的输入信号了，而CMOS器件的功耗基本取决于门电路的翻转次数。此外，悬空的输入引脚由于处于0, 1 之间的过渡区, 可使电路中的反相器P 沟道和N 沟道都处于导通状态, 也将导致CPLD本身功耗增大。如果把它们上拉，每个引脚也会有微安级的电流。因此，在设计中将不同的I/O全部设为输出。

　　2.1.2 电路级低功耗实现技术

　　公式（1）为CMOS电路功耗的计算公式[3]。式中：P为静态和动态功耗总合；m为节点数；n为器件总数；VDD为工作电压；fak为时钟频率；ILn为反向漏电流；ISCn为瞬态短路电流；am为节点充电率；cm为节点电容。

　　从该公式中可见降低系统工作电压可达到降低系统功耗的目的。对于中心控制模块采用专用的低电压电源模块TPS70358进行供电。TPS70358可以提供3.3V/2.5V两组供电方式，同时它本身还具有电源管理功能。

　　图4为低功耗数据保持电路，在存在系统供电时，可对电池进行充电，当系统掉电时可由电池对存储器进行供电，实现数据的自保持。存储器的静态功耗仅为10mW ，由计算可知该电路实现的数据保持期可达一年以上。

图4 低功耗数据保持电路