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(jìn)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(qiáng)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(jìn)行了評估，以確定滿足整體系統(tǒng)用例和目標(biāo)（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(jìn)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(jìn)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(dú)立于應(yīng)用域運(yùn)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(jìn)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(fù)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(xì)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(qiáng)大的低功耗模式進(jìn)入和退出序列。此外，為了改善低功耗模式進(jìn)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(kuò)展性。通過利用低功耗模式實施和技術(shù)，AM62 處理器在運(yùn)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(yùn)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(diǎn)、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(jìn)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(jī)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(dú)特的 0.75V 內(nèi)核電壓運(yùn)行和電源管理特性支持調(diào)整性能和功耗，以達(dá)到每個客戶應(yīng)用的最佳效果，并通過利用先進(jìn)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