使用雙處理器延長(zhǎng)電池壽命

　　在面臨必須延長(zhǎng)電池壽命的需求時(shí)，很多系統(tǒng)設(shè)計(jì)師認(rèn)為單個(gè)芯片所消耗的功耗比兩個(gè)芯片要少。原因似乎很簡(jiǎn)單：芯片間通信比單個(gè)芯片工作消耗更多的功耗，兩個(gè)芯片上有更多的晶體管，因此要比有相同功能的單芯片有更多的漏電流。但功耗節(jié)省技術(shù)卻給這種傳統(tǒng)觀點(diǎn)迎頭一擊。

　　DSP設(shè)計(jì)師將更多的功能，如加速器、通信模塊和網(wǎng)絡(luò)外設(shè)集成到DSP芯片上，使芯片對(duì)工程師更為有用。但這種更強(qiáng)大的芯片在完成簡(jiǎn)單的內(nèi)務(wù)管理或監(jiān)控任務(wù)時(shí)，會(huì)消耗比該任務(wù)所需更多的功耗。在多種情況下，設(shè)計(jì)師無法只啟用DSP芯片中所需部分的功能。

　　在某些應(yīng)用中，微控制器(MCU)可執(zhí)行相同的系統(tǒng)監(jiān)控任務(wù)，而比DSP消耗更少的功耗。所以，雙芯片的架構(gòu)：DSP及MCU也是可行的。因此，使用一個(gè)低功耗DSP作為主處理器，另一個(gè)低功耗MCU作為系統(tǒng)監(jiān)控器，就可延長(zhǎng)單個(gè)DSP完成相同任務(wù)所消耗的電池壽命。為了幫助節(jié)省功耗，工程師在選擇DSP時(shí)要考慮以下因素：

　　尋找較大容量的片上內(nèi)存。DSP訪問芯片外存儲(chǔ)器時(shí)總會(huì)消耗更多功耗。外部DRAM存儲(chǔ)需要恒定的功耗，這會(huì)消耗電池的電能。
　　選擇一個(gè)可啟動(dòng)和關(guān)閉外設(shè)的DSP。有一些DSP可對(duì)不活動(dòng)的片上外設(shè)自動(dòng)斷電，這種能力提供了多種級(jí)別的控制和功耗節(jié)省。
　　選擇一個(gè)在不同功耗級(jí)別能實(shí)現(xiàn)多種待機(jī)狀態(tài)的DSP。多電源可節(jié)省更多能耗。
　　選擇提供了能優(yōu)化功耗使用并降低功耗的開發(fā)軟件的DSP。工具應(yīng)讓開發(fā)人員輕松地動(dòng)態(tài)改變芯片的電壓和頻率、管理電源狀態(tài)，幫助他們?cè)u(píng)估和分析功耗信息。
　　
　　MCU消耗較少電流

　　在某些應(yīng)用中的MCU中，低功耗的半導(dǎo)體工藝可降低晶體管漏電流，幫助芯片設(shè)計(jì)師優(yōu)化低功耗運(yùn)行。可惜的是，低功耗工藝會(huì)限制MCU性能。例如，一個(gè)Texas Instruments MSP430 MCU在待機(jī)模式下消耗500nA電流，最大時(shí)鐘頻率為16MHz。而TMS320C5506 DSP運(yùn)行的最大時(shí)鐘頻率為108MHz，在待機(jī)模式下消耗10µA電流。這表明它消耗了比MSP430高出20倍的電流。

　　從以前的發(fā)展歷程上看，一直由軟件控制內(nèi)部MCU外設(shè)，這表明CPU總保持活動(dòng)狀態(tài)。但新的中斷驅(qū)動(dòng)（interrupt-driven）外設(shè)只需要較少的軟件開銷，允許MCU在多數(shù)時(shí)間保持待機(jī)模式。以內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）硬件為例，它可自動(dòng)掃描輸入通道、觸發(fā)器轉(zhuǎn)換和執(zhí)行DMA傳輸，來處理接收的數(shù)據(jù)采樣任務(wù)。結(jié)果，ADC幾乎是自發(fā)地運(yùn)行，CPU只用很少的時(shí)間為其提供服務(wù)，MCU節(jié)省了功耗。

　　多時(shí)鐘降低功耗要求

　　MCU的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可幫助降低功耗。圖1中的電路圖顯示了由單個(gè)晶體運(yùn)行的兩個(gè)時(shí)鐘。MCU通常使用一個(gè)32kHz晶體，但不一定會(huì)同時(shí)生成內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)、系統(tǒng)時(shí)鐘（MCLK）和輔助時(shí)鐘（ACLK）信號(hào)。通常，晶體只生成ACLK信號(hào)。MCU的低功耗外設(shè)使用同時(shí)驅(qū)動(dòng)MCU實(shí)時(shí)時(shí)鐘的32kHz輔助時(shí)鐘，高速數(shù)字控制振蕩器(DCO)生成CPU和高速外設(shè)的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。

　　DCO能以幾種方式生成時(shí)鐘信號(hào)，每種都有不同的性能和功耗特點(diǎn)。從低到高的功耗，這些時(shí)鐘模式有超低功耗振蕩器（VLO）、3kHz晶體到DCO。為了降低功耗，設(shè)計(jì)師在閑置模式下使用最低的時(shí)鐘(VLO或32kHz晶體)，當(dāng)應(yīng)用需要CPU的活動(dòng)處理時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高頻DCO。DCO可在不到1µs的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)并達(dá)到完全穩(wěn)定。這種“即時(shí)啟用”的能力節(jié)省了時(shí)間和功耗。注意，在活動(dòng)處理過程中使用低頻率的低功耗時(shí)鐘會(huì)比切換到更快的時(shí)鐘下消耗更多的的功耗。在較高的功耗活動(dòng)模式下，低頻時(shí)鐘使CPU花費(fèi)更多的時(shí)間在特定的任務(wù)上。

　　除了對(duì)某些外設(shè)使用低速時(shí)鐘節(jié)省功耗外，MSP430 MCU還提供了超低功耗振蕩器來生成ACLK信號(hào)。在其待機(jī)功耗運(yùn)行模式(LPM3)下，在ACLK運(yùn)行和所有中斷啟用狀態(tài)下，MSP430 MCU通常消耗不到1 µA的電流。所以，低功耗的MCU在保持實(shí)時(shí)的時(shí)鐘或管理電池充電過程中比DSP消耗更少的功耗。而且，將這些任務(wù)交給MCU也可將DSP解脫出來，使其可執(zhí)行其擅長(zhǎng)的的信號(hào)處理任務(wù)。