基于FMC手机的低功耗设计方案

主要目标。但这依然没有满足消费者的期望：电池即便在支持相同的待机时间基础上还要能够通话一段时间（如3个小时）。此目标运营商们保持了一段时间。

　　第一批消费者的反馈表明融合手机必须具备与普通GSM手机相同的性能。消费者不希望因采用FMC技术而带来任何明显的差异，因此，运营商不但不会宣传，甚至会对用户进行隐藏该项技术。"普通"GSM手机的另一个市场推动力是Razr的成功，以及随之不断增长的对超薄手机的需求。现在，相同功能和性能的GSM手机（也包括FMC手机）一般都采用650mAh电池，而不是1000mAh，因此所有手机元件（包括WLAN）需要节约30%的能耗。图5是功耗要求的典型演化图，随后将讨论实现这一目标的解决方案。

　　图4：融合手机第三代平台。

　　关键系统设计

　　整体设计

　　作为独立的子系统，WLAN子系统需要拥有自己的时钟、电压控制、省电模式管理，以及必要时激活主机的能力。必须避免在空闲时间内两个系统并行工作：如果可以使用首选系统（WLAN），则另一个系统（GSM）需要进入睡眠状态。为了取得良好的关键性能和用户体验，某些偏差也可以接受（例如，在通话期间）。使处理器之间的通信最小化。WLAN只有在收到相关数据时才激活主机。RSSI（电平）测量应在WLAN子系统内局部进行-只有测量值超出给定极限才激活主机。

　　图5：UMA 手机功耗的演变过程。

　　协议分层及例外

　　嵌入软件通常按照OSI模型进行分层：物理层在专门的硬件/DSP/CPU上运行（尤其是BT、WLAN、GSM、UMTS）；低功耗在硬件和软件中都采用"内置设计"（即通过时钟/电压等级、省电模式等）；较高层将在功耗更高的主CPU（或应用CPU）上运行；通常涉及到不同组织、路线图、团队、软件语言、OS、工具和限制等。

　　作为通用规则系统架构应按照时间域布置软件层：GSM中，每一帧的处理应在DSP上完成而不是主CPU（以前情况并非如此，通常项目预算也不允许完全重新设计），不过协议工作应在主CPU上完成。

　　以下例外情况如果可以实现，则将大大降低待机功耗：

　　GSM中：协议每0.5秒检查用户收到的信息是否为呼叫，这项工作可以转交DSP，使主CPU有更长的睡眠时间。

　　WLAN中：每0.1秒-0.5秒进行一次RSSI和其它测量，但只有当动态下载极限超出上、下值并将产生动作时，才应激活主处理器。

　　惰性范式

　　一般情况下，所有算法设计时都考虑最差状态下的最佳性能。如果有足够的可用电源，这种方法不会产生任何问题，但通常情况下这一要求会过高，从而需要根据实际情况进行调整。

　　－每0.5秒查看邻近小区可以产生良好的切换性能，而在空闲状态下此动作可以被简化。

　　－使用外部电源工作时（充电器、USB电缆），可以选择最高性能的算法，而使用电池时则减少此类操作。

　　－只要用户进行操作（如按键）就应激活高性能算法，但在一段时间内没有任何操作，则应使用电池优化算法。

　　－软件只应做必需的事情（在限制功耗状态下），只在必要时刷新缓存，而不是采用自动定时刷新的方式。

　　－手机要考虑到环境的变化，如检测"全天同一位置"与"不断移动"的情况，以释放网络扫描等请求。

　　-高级节能措施还需要考虑电池状态的变化：如果电池电量下降，则移动切换速度、TX功率、屏幕刷新等性能也需要进一步降低。

　　－系统范式需要全局接口以及应用于整个系统的单一设计，如"使用电池"与"使用电源"状态或活动指示等。所有算法都需要这些信息。

　　关键软件设计

　　替换"Do…While"循环

　　嵌入软件一般具有很多以并行逻辑运行的RTK任务。多数情况下，软件需要等待某个条件为真，如"AP已关联"、"IP地址已分配"和"呼叫已建立"等。最初采用一种简单的方案（经常用于"C"语言），即在一个任务中使用"Do…while"命令，并用循环轮询来获得较低优先级任务的结果（如IP协议栈）。

　　此时，CPU保持运行直至条件成立，这将导致高功耗。实际例子：等待显示器完成刷新。

　　较好的方案是启动RTK定时器，然后进入一段睡眠时间，过后再次检索条件。这种方法原理上仍是一种"轮询"，但减少了对功耗的影响，并可以采用不同的睡眠间隔度，动态地适应不同的性能需求。

　　更好的方案是采用RTK消息与中断，当最终达到条件时激活主机。这样能够最大程度地降低功耗，不过中断是一种稀有资源，而系统架构必须在设计时就考虑最高效功耗。不幸的是，功耗问题一般在产品生产后期才被发现，因此需要进行重新设计，但很少有人会重新设计。

　　定时器管理是关键

嵌入软件经常需要从几毫秒到数天的定时范围，特别是硬件处理、软件轮询，或由标准给定（IP、电信等）。定时器到时需要激活CPU并运行RTK/OS程序。退出省电模式后需要一段时间