電源管理器位于內(nèi)核之外，其不是系統(tǒng)中的一項(xiàng)任務(wù)，而是一系列可在應(yīng)用控制線(xiàn)程以及器件驅(qū)動(dòng)器環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)的 API。

這意味著無(wú)需修改內(nèi)核。但在 CPU 時(shí)鐘與操作系統(tǒng)定時(shí)器時(shí)鐘相耦合的平臺(tái)上，DSP/BIOS 時(shí)鐘模塊 (CLK) 需要補(bǔ)充例行程序，這對(duì)頻率縮放非常重要，因?yàn)檫@些例行程序能夠作為 PWRM 的客戶(hù)端程序適應(yīng)操作系統(tǒng)時(shí)鐘。

電源管理器寫(xiě)入并讀取時(shí)鐘空閑配置寄存器，并通過(guò)控制 CPU 時(shí)鐘速率及穩(wěn)壓電路的平臺(tái)特定型功率擴(kuò)展庫(kù) (PSL) [參考資料. 5]直接與 DSP 硬件相連接。PSL 將電源管理器及應(yīng)用的其他部分與頻率和電壓控制硬件的低級(jí)實(shí)施細(xì)節(jié)相隔離。

電源管理器擁有若干個(gè)與應(yīng)用相關(guān)的任務(wù)。由設(shè)計(jì)工程師對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)配置，并在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)用：

• 空閑時(shí)鐘域 —— 電源管理器提供的接口可使特定時(shí)鐘域處于空閑狀態(tài)，從而降低有效功耗。此外，其還可以在 OS 空閑環(huán)路 (idle loop) 的適當(dāng)點(diǎn)提供能自動(dòng)使 DSP CPU 和高速緩存處于空閑狀態(tài)的機(jī)制。
• 降低引導(dǎo)時(shí)間的功耗——電源管理器包含一個(gè)鉤子機(jī)制 (hook mechanism)，這使開(kāi)發(fā)人員能夠設(shè)定省電功能，以便在引導(dǎo)時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)用。
• 電壓及頻率 (V/F) 縮放——電源管理器提供的接口可使應(yīng)用動(dòng)態(tài)更改 DPS 內(nèi)核的工作電壓及頻率。因此，應(yīng)用可利用該特性根據(jù)相關(guān)的處理要求相應(yīng)調(diào)整功耗。電源管理器 API 可設(shè)定應(yīng)用中的電壓是否應(yīng)隨同頻率進(jìn)行縮放，以及在降壓 (down-voltage transition) 轉(zhuǎn)換過(guò)程中是否可繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，轉(zhuǎn)換時(shí)延由負(fù)載而定，有可能會(huì)較長(zhǎng)；如果處理器在降壓轉(zhuǎn)換期間工作正常，則允許繼續(xù)執(zhí)行應(yīng)用；此外，電源管理器還包含用于查詢(xún) V/F 設(shè)定點(diǎn)屬性及時(shí)延的 API。
• 睡眠模式——電源管理器包含的配置接口及運(yùn)行時(shí)接口使開(kāi)發(fā)人員可喚醒自定義睡眠模式，以便在非工作狀態(tài)期間節(jié)省電能。
• 電源事件的注冊(cè)及通知——為了調(diào)整整個(gè)應(yīng)用中的 V/F 縮放比例、睡眠模式以及其他事件，電源管理?yè)碛幸惶鬃?cè)及通知機(jī)制 (registration and notification mechanism)，以使諸如應(yīng)用代碼、外設(shè)驅(qū)動(dòng)器、封裝內(nèi)容以及 OS 時(shí)鐘模塊等實(shí)體能夠進(jìn)行注冊(cè)，用于通知會(huì)影響這些實(shí)體的特定事件，例如“即將更改 V/F 設(shè)定點(diǎn)”、“完成更改V/F 設(shè)定點(diǎn)”、“進(jìn)入睡眠模式”、“從睡眠模式中喚醒”以及出現(xiàn)“電源故障”等。通知進(jìn)程 (notification process) 是電源管理器的重要特性。當(dāng)無(wú)需通知時(shí)可使用“未登記”功能。

電源管理器 API

表 4 對(duì)運(yùn)行時(shí)應(yīng)用編程接口進(jìn)行了匯總。

表 4. 電源管理運(yùn)行時(shí) API 的匯總

戰(zhàn)略實(shí)施

由于已經(jīng)建立了提高電源效率的基礎(chǔ)，下一步工作就應(yīng)該進(jìn)行戰(zhàn)略定義，以便開(kāi)發(fā)低功耗應(yīng)用，并充分利用 OS 中的部分技術(shù)及支持。

所建議的策略包括以下 11 個(gè)步驟。該戰(zhàn)略具有可重復(fù)性：
當(dāng)無(wú)法滿(mǎn)足電源管理目標(biāo)，也就是說(shuō)需要采用額外的運(yùn)行時(shí)方案才能滿(mǎn)足應(yīng)用電源預(yù)算時(shí)，就可重復(fù)訪(fǎng)問(wèn)這些步驟。

1. 從初始就考慮到電源效率；
2. 選擇低功耗組件；
3. 對(duì)電源進(jìn)行建模和估測(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的硬件測(cè)試；
4. 針對(duì)電源管理和測(cè)量設(shè)計(jì)具備鉤子機(jī)制的 HW；
5. 構(gòu)建可大幅提高工作效率的 SW；
6. 啟用簡(jiǎn)單的電源管理“開(kāi)／關(guān)機(jī)切換”特性；
7. 在無(wú)需電源管理的情況下也可率先進(jìn)入工作；
8. 重復(fù)開(kāi)啟“開(kāi)機(jī)”特性，并測(cè)量功耗開(kāi)銷(xiāo) (payoff)；
9. 開(kāi)啟代碼生成優(yōu)化功能、重置代碼及數(shù)據(jù)，并調(diào)整 “熱點(diǎn)” 監(jiān)測(cè)；
10. 進(jìn)行校準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)頻率及電壓的最小化；
11. 激活所有的電源管理特性，并進(jìn)行相應(yīng)部署。

表 5 對(duì)上述戰(zhàn)略進(jìn)行了非常詳盡的匯總說(shuō)明。我們將在下文討論如何高效應(yīng)用上述策略。

表 5. 低功耗應(yīng)用開(kāi)發(fā)的詳細(xì)策略

音頻應(yīng)用范例

選用現(xiàn)成的 DSP 評(píng)估板 5509A EVM PLUS 板作為測(cè)試平臺(tái)，該評(píng)估板不僅支持 V/F 縮放 ，還包含針對(duì) DSP 內(nèi)核與總體系統(tǒng)電源測(cè)量的鉤子機(jī)制。

需要注意的是，EVM 作為易于使用的評(píng)估平臺(tái)，并未在出廠(chǎng)時(shí)提供最佳功耗配置。另外，在評(píng)估效果時(shí)應(yīng)謹(jǐn)記由于其易于配置，所以 EVM 上測(cè)量的總體系統(tǒng)電源數(shù)量就應(yīng)多于通常情況下部署的平臺(tái)。EVM 還能以 DSP 內(nèi)核級(jí)與系統(tǒng)級(jí)兩種方法測(cè)量各種技術(shù)的有效性。

步驟 1 無(wú)需解釋。步驟 2 及 4 基本上都由這種特殊 EVM 完成，這充分表明了該平臺(tái)的廣泛適用性。步驟 3（試驗(yàn)）在 EVM 上進(jìn)行，目的是測(cè)量各種技術(shù)的效果（如片上與片外存取的內(nèi)核及系統(tǒng)電源、DMA 與 CPU 傳輸?shù)谋容^、空閑外設(shè)及時(shí)鐘域的作用等等）。