满足多媒体处理器需求的动态电源管理技术

例如，TI 采用 ARM Cortex-A8 内核的 OMAP35x 单芯片处理器器件就支持器件关闭模式，即器件可自动唤醒的最低功耗模式。除了唤醒域之外，所有电源域均关闭，耗电的只有唤醒域与 I/O 漏电流。系统时钟关闭，在此情况下，唤醒域的时钟被单独设为 32 kHz。此外，OMAP35x 还可自动向外部稳压器发送信号，稳压器能够在深度睡眠状态下关闭。处理器内部不保存存储器或逻辑。在进器件关闭电模式前，系统状态存储在外部存储器中。经后唤醒复位后，微处理器单元 (MPU) 会启动用户定义的功能，SDRAM 控制器配置从高速暂存存储器 (SPM) 中恢复。

可满足各种用途的技术

通过结合采用上述电源管理技术，我们可实现多种操作条件下的最佳功耗。如果系统忙于处理播放高分辨率视频等便携式播放器任务，那么可在 VDD1 上设置过压 OPP。如果是功耗适中的 web 浏览，则可为 VDD1 与 VDD2 设置额定的 OPP。若是功耗较低的音乐欣赏，则可为 VDD1 与 VDD2 设置最低的 OPP。在上述所有情况下，我们都可启动 AVS 来平衡"冷""热"器件的功耗差别。最后，如果用户打开媒体播放器但数小时或数天都不使用，其会通过 SLM 技术自动使器件进入关闭模式。

为更好的理解采用上述技术所带来的节能优势，需要将下列案例纳入考虑范围。在以下案例中，除有特别说明，否则我们一概不采用 TI 的 AVS/SmartReflex 技术。在这些描述中，IVA 指影像、视频以及音频加速器子系统。

·案例一：器件关闭模式 — 0.590 mW。这是 TI OMAP 可自动唤醒的最低功耗模式。在该模式下，整个器件除了唤醒域之外全部关闭，而唤醒域的工作频率还不到 32 kHz。关闭不使用的稳压器(VDD1 = VDD2 = 0)，自动刷新 SDRAM，唤醒时特殊启动序列恢复 SDRAM 控制器和系统状态。

·案例二：待机模式 — 7 mW。在该器件状态下，仅唤醒域工作，所有其他非唤醒电源域都处于低功耗保存状态(VDD1 = VDD2 = 0.9 伏特)。所有逻辑和存储器将保留。AVS 关闭。

·案例三：音频解码 — 22 mW(不含 DPLL 与 IO 功耗)。虽然 ARM 工作在 125 MHz 频率上，但仅设置 DMA 从多媒体卡读取输入数据，随后进入休眠状态。IVA 解码 MP3 帧(44.1 kHz、128k bps 立体声)，并将解码数据发送到 SDRAM 的缓冲中。片上多通道缓冲串行端口发送数据到音频编解码器以用于回放。就系统配置而言，DSP 的工作频率为 90 MHz，在无需处理周期时进入低功耗模式以降低功耗。这时，VDD1 为 0.9伏特，VDD2 为 1伏特。

·案例四：音频/视频编码 — 540 mW(不含 DPLL 与 IO功耗)。在该案例中，我们捕获并对音频进行编码(AACe+、48 kHz、32k bps 立体声)，捕获并编码视频(H.264 VGA 分辨率，每秒 20 帧，2.4 Mbsp)，音频和视频都保存，同时显示视频。在该配置下，ARM 工作频率为 500 MHz，DSP 运行频率为 360 MHz，VDD1 为 1.2伏特，VDD2 为 1.15伏特。此外，片上摄像子系统还可从外部传感器捕获视频输入，多通道缓冲串行端口捕获音频 PCM 输入，IVA 执行音频和视频编码，编码数据存储在多媒体卡中，而显示子系统则使视频循环，并将视频发送至 LCD 与电视输出接口。

实施电源管理

为了实现充分的电源管理灵活性，DSP 处理器采用片上电源复位与时钟管理器 (PRCM)。OMAP3530 处理器的功能模块分为 18 个电源域，每个电源域都拥有自己的开关。PRCM 可开关所有电源域，但许多电源域也可由用户控制。此外，每个电源域都能根据逻辑与存储器是否加电、以及时钟是否处于工作状态而进入四种状态之一：工作状态、非工作状态、保持或关闭。

就 ARM 与 DSP 器件而言，上述状态通常需要辅助稳压器。市场上的许多稳压器都可满足上述要求，当然还需满足处理器的电压、电流、功率转换速率规范以及功率上升下降排序要求等。为了在 ARM 与 DSP 处理器上执行 DVFS 与 AVS操作，相关稳压器必须支持 I2C 可编程性。在器件关闭模式下，电路系统必须能通过自动发出的 I2C 命令或专门的 GPIO 信号打开或关闭 VDD1 与 VDD2 稳压器。如果采用 GPIO 信号，由于不存在 I2C 延迟，那么唤醒时间会更快些。为了减轻设计工程师的负担，上述各功能的所有特性最好集成在单个器件中，从而大幅减少部件数(图 3)。

                  
　　图3 高级稳压器芯片集成了多个开关稳压器与低压降线性稳压器，因而可满足 OMAP35x 处理器的电压域要求