集成度和时钟频率的大幅度提高,这二方面的同时发展导致集成电路的功耗越来越大,使得集成电路的功耗问题日益突出。SoC系统的设计与普通集成电路不同,不是使用晶体管来搭建,而是使用IP(Intellectual Property)来搭建系统。集成密度的提高也使SoC系统集成的IP数以摩尔定律的速度增加,带来的不仅仅是复杂度的提高,更是功耗的增加和功耗密度的飞涨。 为了抑制功耗增长带来的SoC芯片的可靠性问题,更为了在嵌入式系统,尤其是电池供电系统中发挥SoC系统应有的作用,在硬件领域,低功耗硬件电路的设计方法得到了广泛应用。然而仅仅利用低功耗硬件电路仍旧不够,进一步的,在系统设计技术中,提出了“动态功耗管理DPM(Dynamic Power Management)”的概念。在DPM中,普通的方法是把系统中不在使用的组件关闭或者进入低功耗模式(待机模式),这种方法已经不能满足要求。 本文针对浙江大学与杭州中天微系统有限公司合作开发的SoC平台CKM510X系列,提出了基于DFS(Dynamic Frequency Scaling)、DVS(Dynamic Voltage Scaling)技术和门控时钟(Clock Gating)的功耗管理的实现方法。其中,DFS的运用使得该SoC系统可以根据系统的实时计算需求,在系统运行时调整系统的时钟,包括CPU时钟,AHB和APB总线时钟,来达到动态降低系统功耗的目的。DVS技术更进一步的让系统在低频率运行的同时,控制片外的逆变器使得系统的供电电压也同时降低,进一步降低了系统的功耗。同时,联合了门控时钟技术,使得SoC系统的每个模块都可以根据系统的实时需求切断和打开时钟信号。 本文主要针对这三种主要的技术阐述了所实现的功耗管理系统的概念,流程和设计中的重点,并在这个基础上做了功耗测试,证实了这个功耗管理系统的有效性和高效性。使得该SoC系统的功耗效率得到了提高,具有参考价值。