[发明专利]一种实现电力终端低功耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池供电设备终端低功耗估计与设计技术，如移动计算、移动通信、多媒体设备等。具体涉及一种在电力计量监测终端设计上，对终端进行模块化设计，每个模块采用电源可控制开断的分布式电源，通过控制终端实际运行过程中没有投运的模块进行电源关断，从而降低终端功耗的方法。

背景技术

随着集成电路规模的日益缩小，电路系统复杂度进一步提高，特别是SOC(System On a Chip，片上系统)技术的发展和电池供电的移动设备广泛应用，芯片功耗已经成为集成电路设计领域一个日趋重要的问题。CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor，补充金属氧化物半导体)电路进入深亚微米或纳米工艺后，电路功耗的增长速度进一步加快，特别是静态功耗已经成为能与动态功耗相抗衡的功耗重要组成部分，并且引起了诸如散热、封装、电池供电、真速测试、信号完整性等一系列全新的问题。功耗以及与之相关的问题已经成为大规模集成电路和片上系统设计的焦点问题，功耗问题正在变得日益突出，并称为制约未来集成电路发展的十分关键的因素之一。

有研究表明，相对于正常的工作条件，温度每提高10摄氏度，芯片的失效概率将会提高一倍，整个电路系统的可靠性将会随着下降，所以对于高可靠性系统，功耗无疑是一项非常重要的设计参数，必须采取有效的低功耗设计方法加以保证。片上系统的发展和芯片集成度的进一步提高使得单个芯核的面积越来越大，芯核上集成的功能越来越多，芯片的整体功耗也相应地随之大幅度提高，这对低功耗技术提出了更高的挑战。移动设备(如手机、掌上电脑、移动多媒体，还有一些特殊的应用如心脏起搏器等)无法配备体积过大的散热装置，而且移动电源容量也是很有限的，低功耗技术显得尤其重要。

集成电路的功耗不但在很大程度上影响着电路系统的成本，影响着电路的可靠性和稳定性，还直接影响着其在某些领域中的应用前景。低功耗技术已经被广泛应用于电池供电的移动设备、高性能系统芯片、高集成度深工艺的芯片、片上系统及测试技术中。低功耗设计是一个复杂的综合性课题。其流程包括功耗建模、评估以及优化等，同时，功耗优化与系统速度和面积等指标的优化密切相关，需要综合考虑。

电源系统低功耗技术通过充分利用电池的电化学特性提高其能量利用率，达到延长系统有效工作时间的目的。DPM(Dynamic Power Management，动态功耗管理)技术是根据系统所需服务和性能级别，动态地配置系统，使系统中各功能模块出于满足性能需求所需的最低功耗状态，从而实现节电功耗的目的。本质上，电压改变是模块功耗状态改变的实现手段，而电压的改变可以通过各个模块的开关的开闭来控制。已有的功耗管理算法有两类，即启发式算法和统计类算法。前者是根据工作负载的历史信息，预测未来空闲周期。如果时间足够长，带来的功耗降低足以抵消功耗转换开销，则进入休眠状态，如超时(Timeout)算法。后者以排队论为基础，用各种复杂的概率模型来描述系统请求的时间间隔、服务时间等。根据决策执行的方式，可以分为基于离散时间和事件驱动，其模型的理论基础都是Markov链。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种在电力计量监测终端设计上，对终端进行模块化设计，每个模块采用电源可控制开断的分布式电源，通过控制终端实际运行过程中没有投运的模块进行电源关断，从而降低终端功耗的方法，是一种基于半Markov控制过程模型的电力终端低功耗技术的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于半Markov控制过程模型实现电力终端低功耗的方法，其包括如下步骤：

A、终端上电，功能模块上电初始化；

B、低功耗模型参数初始化，并监测终端状态和电量；

C、核心板判断功能模块是否需要继续工作；

D、比较剩余电量和模型计算得出的电量，即Δt时间消耗的电量ΔE；

E、GPIO输出低电平信号控制对应不需要工作功能模块的电源通断电路，关闭该模块供电，否则GPIO输出高电平信号控制对应模块的电源通断电路，开启模块供电；

F、重复上述步骤，直到所有模块都处于空闲状态，并寻找出一个最优的控制策略。