铁路交通信息系统PDA的低功耗设计

随着存储技术理论的发展和工艺水平的提高，现在存储器体系结构一般都是三级，而且支持虚拟存储技术，如图4所示。

处理器进行数据访问时，离CPU越近的地方，数据存取速度越快，功耗越低。本PDA系统中，由于Flash存储器（作为数据存储器件）写操作的特殊性（以扇区大小为单位、执行时间长、执行功耗大），要求尽量少地进行。基于这种策略，本PDA系统在数据安排方面采取了以下一些优化措施：

①LCD帧缓存的安排。EP7211内置38 400字节大小的RAM空间，LCD分辨率是320×240,每像素4级灰度用2比特位表示，故显存大小为320×240×2/8=19 200字节，被安排在内置RAM空间的前19 200字节。这样安排，加快了显示速度，减少了处理器访问片外SRAM空间。

②个人传呼信息、公共传呼信息接收频度大，不需要永久存储；传呼接收过程需要开臂两块缓冲区，这些空间都被安排在内部RAM后19 200字节，其目的是减少了CPu对片外SRAM的访问。

③部分系统信息资源，如字库信息，在系统启动后直接从Flash存储区拷贝到固定位置的SRAM区，这样字符输出时直接从内存读取数据，而不需要访问Flash。

④为减少Flash写操作执行次数，在电话簿、记事本、日程以及系统设定等编辑修改后，首先改动的信息是在内存中直接保存，等到用户是退出当前整个应用模块时，才进行一个性Flash写操作。

⑤在进行复杂数据查找过程中，为减少数据访问量，可以通过建立若干级索引表方式加快数据检索速度。如在辞典文件的词汇排序过程中，同时建立了每个单词位置的数据索引，而且作为索引文件定改Flash。在查找过程中，索引项的存在能够减少检索次数，从而快速确定单词起始位置以及整个单词项目长度，供显示输出。不过在增加索引时，也会增加一定的空间复杂度。

另外，系统还可以通过代码压缩减少总线上的传输量；编译器优化，消除冗余代码；消除编程中的递归过程调用、减少函数调用的开销；有效使用寄存器等措施来降低系统功耗。有关这些措施请见参考文献[2]。

4 低功耗设计综合阐述

以上分别从硬件和软件两方面阐述了嵌入式系统开发中低功耗设计的一些原则及在本产品中的某些具体体现。经试验测得，本PDA系统功耗如表4所列。

表4 

本PDA产品除了提代外接电源供电电路，同时还提供内置可充镍氢双电池供电系统。设单节电池容量是500mA，则系统待机时间是1000小时/8=125小时，基本上可以满足实际应用的需要。随着对嵌入式系统低功耗设计的深刻理解和硬软件方面某些措施的改进，包括借鉴目前国内外一些厂家低功耗设计经验，则在改进的产品中，表4的某些数据还可能再降低一些，更好地满足产品的低功耗要求。

其实嵌入式系统开发中低功耗设计是个系统的概念，硬件上既要在单元级考虑，也要在单元逐步集成系统的阶段上全面评估。因此，即使系统中每个模块都是严格采用低功耗设计的，但在集成整个系统时也不一定能完全保证整个系统是低功耗的，低功耗设计阶段应该在进行系统规划的同时就充分考虑进去，而且需要建立模型进行低功耗评估，一旦不满足设计要求导致偏差较大时，应该及时修正模型。应用软件在数据结构的安排上，也要考虑到具体的硬件配置。因为有些效率的提高，比如考虑引表的建立，是以牺牲一定的存储空间为代价的。如果存储空间太小，就需要权衡两者的矛盾。