使用 AM62x 處理器實現(xiàn)低功耗嵌入式系統(tǒng)

3 低功耗處理器架構(gòu)注意事項

硬件和軟件協(xié)同設(shè)計對于電源和延遲優(yōu)化至關(guān)重要。找出正確的硬件-軟件邊界，在定義過程中盡早識別硬件中的功能以及軟件中的功能是關(guān)鍵。通過消除 USB 和 DDR 復(fù)位隔離和保留方案等創(chuàng)新型新功能所支持的配置設(shè)置的保存和恢復(fù)，簡化低功耗模式進入和退出模式的軟件序列。根據(jù)低功耗用例優(yōu)化 IO 狀態(tài)（上拉和下拉）以及保持 IO 的能力可增強系統(tǒng)穩(wěn)健性和可靠性。

在開發(fā)階段的早期，對幾個不同的硬件/軟件分區(qū)進行了評估，以確定滿足整體系統(tǒng)用例和目標（成本、性能、功耗和延遲）的最佳實施方式。AM62x 處理器主要分為 4 個域。

應(yīng)用領(lǐng)域，由高性能 CPU、硬件加速器和高速外設(shè)組成。該域進一步分為具有內(nèi)部電源開關(guān)的各種子系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)用例，這些子系統(tǒng)可以使用內(nèi)部電源域開關(guān)完全斷電。例如：集群中未使用的 CPU 內(nèi)核、硬件加速器（圖形、顯示）等。此外，在 DeepSleep 和僅 MCU 低功耗模式期間，應(yīng)用域通過內(nèi)部子系統(tǒng)電源門控進入最低功耗模式。

MCU 域，由實時 CPU 和外設(shè)組成。該域可以配置為完全獨立于應(yīng)用域運行：這是多個汽車、工業(yè)和電池供電應(yīng)用中的關(guān)鍵區(qū)別特性。在 DeepSleep 模式下，MCU 域可通過內(nèi)部電源開關(guān)進行斷電。

喚醒域，包括電源管理 CPU 和系統(tǒng)組件，例如時鐘、復(fù)位、電源和喚醒。該域負責(zé)器件啟動、資源配置和管理以及低功耗管理。圍繞該域建立硬件隔離，以確保應(yīng)用程序域和 MCU 域之間的明確分離。通過仔細劃分硬件和軟件功能之間的職責(zé)，Sitara MPU 器件實現(xiàn)了更簡單和強大的低功耗模式進入和退出序列。此外，為了改善低功耗模式進入/退出延遲，Sitara MPU 器件開發(fā)了創(chuàng)新型新功能，例如 USB 和 DDR 復(fù)位隔離和保留方案，以避免需要外設(shè)配置保存和恢復(fù)的復(fù)雜軟件序列。

4 AM62x 功耗

表 4-1 顯示了各種 SoC 狀態(tài)下的功耗以及功率和性能的可擴展性。通過利用低功耗模式實施和技術(shù)，AM62 處理器在運行頻率為 1GHz 的單個 A53 內(nèi)核上實現(xiàn)了低于 500mW 的功耗。其功耗幾乎是前幾代類似的低功耗低成本處理器所實現(xiàn)的功耗的一半。當(dāng)四核 A53 在全部四個內(nèi)核 (1.4GHz) 上運行壓力應(yīng)用程序時，AM62x 處理器功率仍可低于 1W。

表 4-1 AM62x 功耗

5 功耗估算工具

TI 根據(jù)從測量和模擬數(shù)據(jù)創(chuàng)建的處理器電源模型提供了功率估算工具 (PET)。在開始設(shè)計硬件和軟件之前，開發(fā)人員可以深入了解 AM62x 處理器在各種應(yīng)用場景、電氣參數(shù)、器件工藝變化和環(huán)境條件下的功耗。該工具的功耗估算可用于確定 AM62x 處理器的工作性能點、評估熱設(shè)計或估算最終產(chǎn)品的電池壽命。該工具允許開發(fā)人員選擇不同的工作條件和處理器配置，以通過各種節(jié)能技術(shù)在工作性能和功耗之間進行權(quán)衡。該工具估算了實際工作模式下的功耗，并不旨在用于作為電源電壓選擇依據(jù)。

圖 5-1 AM62x 功耗估算工具

6 總結(jié)

AM62 處理器為具有分析或人機界面功能的邊緣器件提供低功耗嵌入式系統(tǒng)。低功耗模式和低工作功耗支持各種電池供電應(yīng)用和小型產(chǎn)品設(shè)計，無需散熱器或風(fēng)扇。獨特的 0.75V 內(nèi)核電壓運行和電源管理特性支持調(diào)整性能和功耗，以達到每個客戶應(yīng)用的最佳效果，并通過利用先進的模擬集成來幫助實現(xiàn)簡單且成本低的電源解決方案。

審核編輯 黃昊宇