一種智能手機(jī)的低功率損耗設(shè)計

何彥平

（維沃移動通信有限公司，廣東東莞，523860）

1　智能手機(jī)的硬件架構(gòu)

智能手機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)是由無線調(diào)制解調(diào)器、模擬基帶(abb)語音信號pin和音頻編解碼芯片進(jìn)行通信，這些硬件結(jié)構(gòu)共同作用形成語音通道，用于通訊功能的使用. 從硬件電路的組成可以看出，大部分的功耗部件包括主處理器、無線調(diào)制解調(diào)器、LCD和鍵盤背光、音頻編解碼器和功率放大器。因此，如何在設(shè)計中減少這這硬件結(jié)構(gòu)的功率損耗成為一個重要的問題。

2　降低智能手機(jī)的功率損耗的六個方面

2.1　降低 cpu 部分的供電電壓和頻率

在設(shè)計數(shù)字集成電路時，cmos電路在處于靜態(tài)時功耗非常低，與處于動態(tài)時功耗相比可忽略不計。動態(tài)功耗的計算公式為:pd="ctv2f"。智能手機(jī)選擇的CPU的工作電壓一般為1.1 V至1.3 V，工作時通過對自動調(diào)壓器寄存器的設(shè)置，可以實現(xiàn)CPU自動調(diào)壓功能，CPU可作為整個智能手機(jī)工作狀態(tài)的變化和工作電壓的調(diào)整。CPU自動電壓調(diào)節(jié)功能調(diào)試成功后,當(dāng)CPU測試電壓和電流變化時，需要每隔一段時間手機(jī)和基站之間進(jìn)行通信,接收基站發(fā)出的電壓和電流探針測試同時,可以觀察到CPU工作電壓周期性跳動。對于CPU, 1.3 v的內(nèi)核電源電壓非常小，其在主頻率的全速運行可以完全根據(jù)需要設(shè)置，其內(nèi)部需要的各種頻率是由分頻器產(chǎn)生的。

在coms芯片中，沒有使用的引腳不能被懸掛，防止在懸掛時產(chǎn)生靜電將引腳損壞。一般來說，低輸入阻抗可以通過拉阻提供放電路徑來降低。但是當(dāng)你選擇一個電阻器時，你必須考慮以下幾點:首先要考慮到芯片的功耗和功率，拉升阻力足夠大時，可以減少電流;其次，在保證足夠的驅(qū)動電流時，拉升阻力應(yīng)該小到足以增加電流;最后，在高速電路中，過度的拉升阻力會使信號的邊緣平滑，也會使信號的完整性惡化。因此，當(dāng)考慮到通常驅(qū)動后臺(即芯片的vih或vil)的能力時，可以盡可能地選擇更大的阻力來節(jié)省系統(tǒng)的能量。

2.2　對懸空引腳的處理

在智能手機(jī)系統(tǒng)中，我們必須注意CMOS器件的懸置引腳。由于CMOS輸入電阻和近電阻在系統(tǒng)操作中是高的，它被認(rèn)為是由高壓擊穿引起的一些充電裝置，但是這也會導(dǎo)致輸入信號電壓的隨機(jī)變化，這導(dǎo)致CPU在第三次期間被不斷喚醒。E休眠期，使智能手機(jī)在運行過程中無法進(jìn)入睡眠狀態(tài)。其他一些失敗。因此，懸吊銷懸掛的正確方法是將未使用的輸入電壓保持在較高的水平，或者根據(jù)引腳的初始狀態(tài)將電壓保持在較低的水平。

2.3　緩沖器的選擇

該緩沖器具有增加電平轉(zhuǎn)換、驅(qū)動能力和數(shù)據(jù)傳輸控制的功能。考慮到基于驅(qū)動器的緩沖器的添加，我們必須仔細(xì)考慮它，因為驅(qū)動電流可能會浪費更多的能量。在選擇時，仔細(xì)檢查最大輸出電流IOH和IOL驅(qū)動芯片是否正常，然后選擇合適的預(yù)芯片，避免選擇時的緩沖區(qū)。

2.4　電源供給電路

一般來說，有以下這幾種類型的電壓轉(zhuǎn)換:線性調(diào)節(jié)器;Ldo(低泄漏電流調(diào)節(jié)器)。Ldo本質(zhì)上是一個線性調(diào)節(jié)器，主要用于小壓差之間，所以它被組合成一個線性調(diào)壓器。多少能源消耗取決于輸出電壓，直流電路的特點是靈活、高效、升壓故障是一種比較復(fù)雜的電路，紋波噪聲較大，體積較大，價格也高于線性調(diào)壓器，用于助推器，只能用于直流。因此，在設(shè)計中，在功率紋波噪聲不嚴(yán)格的情況下，采用直流電壓切換裝置，可以更好的節(jié)約能源，從而達(dá)到降低智能手機(jī)功率損耗的目的。

2.5　無線 modem 部分的控制

智能手機(jī)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是雙CPU架構(gòu),一個無線調(diào)制解調(diào)器為主要CPU外圍設(shè)備,與其他主要CPU芯片外圍設(shè)備相比,有其特殊性。對于無線調(diào)制解調(diào)器的硬件架構(gòu)，也有系統(tǒng)，內(nèi)部操作完成GSM(全球移動通信系統(tǒng))協(xié)議和獨立電源管理模塊，CPU可以通過uart端口和無線調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行電源管理。無線調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部的電源管理是由自身控制的。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器處于空閑狀態(tài)時，可以在良好狀態(tài)下進(jìn)入和退出待機(jī)狀態(tài)。因此，在本論文的硬件架構(gòu)設(shè)計中，當(dāng)智能手機(jī)打開時，調(diào)制解調(diào)器接通時，調(diào)制解調(diào)器將關(guān)閉，調(diào)制解調(diào)器關(guān)閉。

2.6　軟件優(yōu)化

m=mdiv+8; p=pdiv+2, s=sdiv; mdiv 、 pdiv 和 sdiv 可以通過寄存器進(jìn)行 設(shè)置。

因此，軟件優(yōu)化是決定整個智能手機(jī)系統(tǒng)中主CPU的功率和性能的關(guān)鍵。在綜合考慮系統(tǒng)性能和功耗的基礎(chǔ)上，主CPU的頻率應(yīng)該為204mhz。

智能手機(jī)在硬件結(jié)構(gòu)中的工作方式與主CPU的工作方式密切相關(guān)。為了降低智能手機(jī)的功耗，主要的CPU定義了以下這四種工作模式:普通時鐘控制模式;空閑模式:睡眠模式;停止模式。在主CPU頻率確定的情況下，智能手機(jī)中定義了相應(yīng)的四種工作模式:正常工作模式(正常);空閑模式(空閑);睡眠模式;關(guān)機(jī)模式(關(guān)閉)。

3　總結(jié)

隨著手機(jī)技術(shù)的發(fā)展功能逐漸增多，特別是智能手機(jī)的設(shè)計，低功耗設(shè)計成為一個日益迫切的問題。作為一名設(shè)計師，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和軟件編程時，必須始終考慮如何降低系統(tǒng)功耗，只有這樣，系統(tǒng)的設(shè)計才能有良好的性能，受到用戶的青睞。