DSP在降低功耗方面采取了哪些有效措施？

摘要： DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）是一种专门用于处理数字信号的微处理器，随着嵌入式应用需求的不断提高，DSP的速度和性能不断提升，但同时也带...

DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）是一种专门用于处理数字信号的微处理器，随着嵌入式应用需求的不断提高，DSP的速度和性能不断提升，但同时也带来了功耗增加的问题，为了降低DSP的功耗，采取了多种措施，包括硬件设计优化、软件编程技巧以及系统级功耗管理等。

DSP低功耗设计的具体措施

1、选择低电压供电的DSP器件

选择合适的DSP器件：根据系统要求选择合适的DSP器件是降低功耗的第一步，德州仪器公司（TI）的TMS320C55X系列DSP核可以在0.9V和0.05mW/MIPS环境下运行，其功耗仅为上一代芯片C54X的15%左右，选择低电压供电的DSP不仅可以减小DSP本身的功耗，还能降低外部逻辑电路的功耗。

电源管理芯片：使用如TPS767D3XX这样的电源管理芯片，可以提供极快的瞬态响应、低压差和几乎恒定的低静态电流，进一步降低系统功耗。

2、使DSP适速运行

调整系统时钟频率：DSP的功耗与工作频率成正比，在不需要DSP的全部运算能力时，可以适当降低系统时钟频率，以减少功耗，当CLKOUT1从10MHz增加到20MHz时，所需电流从12mA增加到24mA。

动态调节电压和频率：通过软件实时监控DSP的负载，动态调节核心电压和频率，以满足实时处理要求的同时降低功耗。

3、在软件设计中降低功耗

使用降功耗模式：在软件设计中，可以使用IDLE和IDLE2指令将CPU内部操作挂起，但仍保留部分逻辑时钟，从而降低功耗，执行IDLE2指令时，电流可降至3mA，若关闭内部部件的输入时钟，电流值不超过5μA。

优化指令使用：不同指令的功耗不同，合理选择和排列指令可以降低系统功耗，对NOP（空操作）这类简单指令使用RTP（重复指令）可以节省约12mA的电流。

4、存储器类型对功耗的影响

使用片内存储器：在相同的条件下，执行存放在片内存储器中的代码比片外存储器中的代码耗能更低，执行存放在片内ROM中的代码比在SARAM中运行节省10%的能量。

优化数据存储：在软件设计中，应尽可能将频繁访问的数据存储在同一个数据块中，以减少存储器访问次数和功耗。

5、正确处理外围电路

选用低功耗外围器件：在DSP系统中使用低功耗的外围器件，如LCD显示器，可以有效降低系统功耗。

处理未使用的输入引脚：未使用的DSP芯片输入引脚应接地或接电源电压，避免悬空导致的感应电动势增加系统功耗。

功耗优化的实际应用案例

1、便携式电子系统：在便携式电子系统中，降低功耗有助于减小设备尺寸和重量，延长电池使用时间，手机、MP3播放器、数码相机等设备都依赖于低功耗设计来提升用户体验。

2、工业控制系统：在工业控制系统中，降低功耗可以提高系统的可靠性和稳定性，减少冷却需求和维护成本，电力电子设备和自动化控制系统中广泛使用低功耗DSP来提高能效。

3、医疗设备：在医疗设备中，低功耗设计可以减少设备发热，提高系统的稳定性和安全性，高清医疗成像设备需要低功耗设计以避免因过热导致的运行故障。

相关FAQs

1、如何选择合适的DSP器件以降低功耗？

根据系统要求选择低电压供电的DSP器件，如TI的TMS320C55X系列，考虑DSP的内核电压和频率调节能力，以适应不同负载下的功耗需求。

2、如何在软件设计中降低DSP的功耗？

使用降功耗模式（如IDLE和IDLE2指令），优化指令使用，合理安排数据存储，减少存储器访问次数，通过实时监控DSP负载，动态调节核心电压和频率，以满足实时处理要求的同时降低功耗。

3、存储器类型对DSP功耗有何影响？

使用片内存储器比片外存储器更节能，在相同的条件下，执行存放在片内ROM中的代码比在SARAM中运行节省10%的能量，在软件设计中应尽量使用片内存储器，并优化数据存储以减少功耗。

DSP低功耗设计需要综合考虑硬件、软件和系统级的因素，通过选择合适的DSP器件、调整系统时钟频率、优化软件设计和正确处理外围电路，可以有效降低DSP的功耗，提高系统的整体能效。