使用 AM62x 处理器实现低功耗嵌入式系统

3 低功耗处理器架构注意事项

硬件和软件协同设计对于电源和延迟优化至关重要。找出正确的硬件-软件边界，在定义过程中尽早识别硬件中的功能以及软件中的功能是关键。通过消除 USB 和 DDR 复位隔离和保留方案等创新型新功能所支持的配置设置的保存和恢复，简化低功耗模式进入和退出模式的软件序列。根据低功耗用例优化 IO 状态（上拉和下拉）以及保持 IO 的能力可增强系统稳健性和可靠性。

在开发阶段的早期，对几个不同的硬件/软件分区进行了评估，以确定满足整体系统用例和目标（成本、性能、功耗和延迟）的最佳实施方式。AM62x 处理器主要分为 4 个域。

应用领域，由高性能 CPU、硬件加速器和高速外设组成。该域进一步分为具有内部电源开关的各种子系统。根据系统用例，这些子系统可以使用内部电源域开关完全断电。例如：集群中未使用的 CPU 内核、硬件加速器（图形、显示）等。此外，在 DeepSleep 和仅 MCU 低功耗模式期间，应用域通过内部子系统电源门控进入最低功耗模式。

MCU 域，由实时 CPU 和外设组成。该域可以配置为完全独立于应用域运行：这是多个汽车、工业和电池供电应用中的关键区别特性。在 DeepSleep 模式下，MCU 域可通过内部电源开关进行断电。

唤醒域，包括电源管理 CPU 和系统组件，例如时钟、复位、电源和唤醒。该域负责器件启动、资源配置和管理以及低功耗管理。围绕该域建立硬件隔离，以确保应用程序域和 MCU 域之间的明确分离。通过仔细划分硬件和软件功能之间的职责，Sitara MPU 器件实现了更简单和强大的低功耗模式进入和退出序列。此外，为了改善低功耗模式进入/退出延迟，Sitara MPU 器件开发了创新型新功能，例如 USB 和 DDR 复位隔离和保留方案，以避免需要外设配置保存和恢复的复杂软件序列。

4 AM62x 功耗

表 4-1 显示了各种 SoC 状态下的功耗以及功率和性能的可扩展性。通过利用低功耗模式实施和技术，AM62 处理器在运行频率为 1GHz 的单个 A53 内核上实现了低于 500mW 的功耗。其功耗几乎是前几代类似的低功耗低成本处理器所实现的功耗的一半。当四核 A53 在全部四个内核 (1.4GHz) 上运行压力应用程序时，AM62x 处理器功率仍可低于 1W。

表 4-1 AM62x 功耗

	在 1GHz 下的 Cortex A53 0.75V VDD_CORE	在 1.4GHz 下的 Cortex A53 0.85V VDD_CORE
空闲 1xA53 (mW)	Dhrystone 1xA53 (mW)	Dhrystone 4xA53 (mW)	空闲 1xA53 (mW)	Dhrystone 1xA53 (mW)	Dhrystone 4xA53 (mW)
VDD_CORE	343	395	570	466	565	880
VDDR_CORE	3	4	7	2	4	8
VDDS_DDR	45	45	45	45	45	45
总计（无 I/O 和模拟）	391	444	622	513	614	933

5 功耗估算工具

TI 根据从测量和模拟数据创建的处理器电源模型提供了功率估算工具 (PET)。在开始设计硬件和软件之前，开发人员可以深入了解 AM62x 处理器在各种应用场景、电气参数、器件工艺变化和环境条件下的功耗。该工具的功耗估算可用于确定 AM62x 处理器的工作性能点、评估热设计或估算最终产品的电池寿命。该工具允许开发人员选择不同的工作条件和处理器配置，以通过各种节能技术在工作性能和功耗之间进行权衡。该工具估算了实际工作模式下的功耗，并不旨在用于作为电源电压选择依据。

图 5-1 AM62x 功耗估算工具

6 总结

AM62 处理器为具有分析或人机界面功能的边缘器件提供低功耗嵌入式系统。低功耗模式和低工作功耗支持各种电池供电应用和小型产品设计，无需散热器或风扇。独特的 0.75V 内核电压运行和电源管理特性支持调整性能和功耗，以达到每个客户应用的最佳效果，并通过利用先进的模拟集成来帮助实现简单且成本低的电源解决方案。

审核编辑 黄昊宇