DSP系统电源管理技术

在DSP RTOS中实施电源管理

　　上述电源管理技术的一个子集已包括在DSP的RTOS中。为了更好地说明如何将电源管理构建到RTOS中，我们将更详细地对实施进行总体讨论。

　　正如我们在前面讨论中看到的那样，特定系统减小功耗的方法主要取决于应用的性质以及DSP和周边外设提供的选项。因此，关键的设计目标就是高效性及灵活性。尽管下面所描述的实施是就特定RTOS而言的，但其概念可简单地运用其它操作系统，甚至用于无操作系统的应用环境。

　　电源管理器(PWRM)的要求

　　首款电源管理器实施的关键要求如下：

　　* 电源管理动作是应用触发而不是操作系统触发的。更改DSP操作模式或功能的主要决策由应用作出，并由PWRM调用推动执行。但操作系统可以(也应当)自动采取行动以节电，只要该行动不影响应用即可。例如，PWRM应当在CPU闲置时自动闲置CPU时钟。

　　* 电源管理动作由应用的控制部分触发，但应当对大部分应用代码均为透明的。例如，具有极高价值的、优化的DSP算法不必重写便可在管理的电源环境中工作。

　　* 电源管理器必须支持电压与频率(V/F)缩放，还必须充分利用芯片闲置与睡眠模式。

　　* 电源管理器必须协调整个应用过程中的电源事件处理(如应用代码、驱动器以及操作系统本身)，并在特定事件发生时向已注册要求获得通知的客户发出通知。

　　* 电源管理特性必须在任何线程环境中可用，还必须对特定客户的多个实例可用(如一个编码译码器驱动器的多个实例)。

　　* 在向客户发出电源事件通知时，电源管理器必须支持事件处理的延迟完成，并在等待延迟客户的完成信号同时通知其他客户。

　　* 电源管理器必须对具有不同功能的不同平台是可扩展的和便携性的。

　　电源管理模块(PWRM)

　　称作PWRM的电源管理器作为DSP/BIOS的一个附属模块被添加，如图1所示。

                              

　　从概念上说，电源管理器与内核并行；其并非系统中的另一项任务，而是作为一系列在应用控制线程以及器件驱动器环境中执行的API而存在的。无需进行内核修改便可合并到PWRM中；但在CPU时钟与操作系统计时器时钟相联结的平台上，DSP/BIOS时钟模块(CLK)要进行补充例行程序，以使其根据频率缩放事件调整操作系统时钟(作为PWRM的客户)。PWRM写入并读取时钟空闲配置寄存器，并通过控制CPU时钟速率及稳压电路的针对不同平台的功率扩展库(PSL)直接与DSP硬件相连接。PSL将PWRM及应用的其他部分与频率及电压控制硬件的低级实施细节相隔离。

　　电源管理器的作用在于管理DSP/BIOS应用中所有与电源相关的事项，既有应用开发人员静态配置的，也有在运行时动态调用的：

　　电源管理操作的静态配置。PWRM支持DSP/BIOS配置工具为一些电源管理操作提供设计时选项。例如，开发人员可配置闲置功能，插入DSP/BIOS闲置环路中，以自动闲置DSP缓存及CPU；或配置节电功能，在导入时自动调用，以便闲置不必要的外设或子系统。

　　电源管理API：

　　PWRM提供了API，使开发人员能够闲置特定的时钟域，以调用定制睡眠模式，并动态更改DSP CPU的操作电压及频率。凭借新型API系列，应用还可指定是否应将电压与频率同时缩放，是否可在电压降低转换过程中继续执行，以及V/F设置点属性及等待时间的查询。

　　电源事件的注册和通知：

　　为协调整个应用过程中的V/F缩放、睡眠模式以及其他电源事件，PWRM引入了新的注册及通知机制，使处理电源事件(如"将更改V/F设置点"、"已更改V/F设置点"、"将进入睡眠模式"、"退出睡眠模式"、"电源故障"等)的实体(如应用代码、外设驱动器、打包的内容以及操作系统时钟模块等)能够就其处理的特定电源事件进行注册以获得有关通知。

　　PWRM带给DSP/BIOS的关键特性是"中央注册系统(central registry)"，使处理电源事件的代码可就其需要获得通知的特定电源事件进行注册，以获得有关通知，并能够在其不再需要通知时不进行注册。图2显示了注册与通知概念：