Methoden und Werkzeuge helfen dem Entwickler
Optimieren des Stromverbrauchs in DSP-Entwürfen
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Entwurf für geringen Stromverbrauch
Energiebewusste Entwurfsverfahren helfen dem Entwickler, die Vorteile einer fundierten Energieverbrauchs-Schätzung voll auszuschöpfen. Entwickler sollten durch die Anzahl der Komponenten und durch sorgfältige Auswahl die Stromaufnahme so gering wie möglich halten. Darüber hinaus ist zu überlegen, welche nicht genutzten Komponenten zeitweilig ausgeschaltet werden können, insbesondere im Bereitschaftsbetrieb. Die Verwendung von externem Speicher ist ebenfalls ein Faktor, der bei der Stromaufnahme berücksichtigt werden muss, da sowohl die Speicherchips als auch die Verbindungs-Leiterbahnen versorgt werden müssen. Nach Möglichkeit sollte die Applikation nur den internen Speicher des DSP verwenden. Dadurch laufen datenintensive Vorgänge im internen Speicher – auf den externen Speicher wird nur bei Bedarf gelegentlich mit geringer Geschwindigkeit zugegriffen. Der externe Speicher eignet sich auch gut zum Starten des Gerätes, sollte aber danach abgeschaltet werden.
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Die Software sollte so optimiert werden, dass die Speicherbelegung und die Anzahl der Befehlsaufrufe reduziert werden. Energieeffizienter Programmcode nutzt auch den Cache-Speicher und die internen Befehlspuffer besser aus. Da er im Allgemeinen schneller ausgeführt wird, verkürzt sich auch der Zeitraum, in dem das System aktiv ist.
Die meisten bausteinspezifischen Stromaufnahme-Reduzierungen nutzen den Vorteil der im DSP integrierten Hardware-Funktionen. Nach dem Systemstart kann die Applikation dann alle gerade nicht genutzten Bereiche in den Ruhezustand versetzen. Dies begrenzt den Energieverbrauch der Peripheriekomponenten auf nur diejenigen Ein-/ Ausgänge, die zum jeweiligen Zeitpunkt benötigt werden. Normalerweise steuert die Applikation die Bereiche direkt zum Zeitpunkt des Systemstarts. Danach kann der DSP-Kern in einer Hintergrundschleife prüfen, welche Funktionsblöcke nicht benötigt werden, und diese abschalten. Wenn die Applikation dieses Verfahren nutzt, können die Energiesparmodi des Bausteins den Stromverbrauch des Kerns und der integrierten Funktionsblöcke während Leerlaufzeiten minimieren.
Die Spannung und die Frequenz des DSP-Kerns lassen sich zum Boot-Zeitpunkt verringern, wenn nicht das gesamte Leistungsvermögen des Bausteines benötigt wird. Die Anpassung von Spannung und Frequenz kann auch dynamisch während der Programmausführung erfolgen, wenn beispielsweise zwischen Applikationen mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen gewechselt wird. Für die Spannungs- und Frequenzeinstellung muss der Schaltungsentwurf neben einer externen Regelung der DSP-Versorgungsspannung auch die in einer Hintergrundschleife implementierte Software-Regelung bereitstellen. Da die Frequenzsenkung die Geschwindigkeit des Prozessorkerns herabsetzt, sollten Entwickler beim Applikationsentwurf auch das Zeitverhalten abhängiger Operationen berücksichtigen.
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