DSP便携系统的功耗优化方案解析

为了帮助数字信号处理器（DSP）开发人员最大化地延长电池使用时间，并促成功率敏感的便携系统，德州仪器（TI）公司推出了TMS320C5509A、TMS320C5507和TMS320C5503数字信号处理器。不过，要确保这种DSP不消耗任何不必要的功率，就必须了解如何才能将功耗降至最低，以及怎样充分利用将所有暂未使用的外设保持在闲置状态的优势。
　　例如，高效节能的系统级线路板设计，会要求某些特殊引脚具有良好的终止（termination）功能，以及令部分外设处于闲置状态，并充分利用DSP的闲置和省电模式。通过动态关断未使用的所有外设和内部功能性单元，即可以实现这第一点。将功耗减至最小，还有助于降低成本、减小发热量和降低器件密度。
　　若输入引脚处于悬空（float）状态，则悬空引脚的逻辑状态每一次切换时，都将产生额外的I/O电流消耗。开发人员可以通过对未使用的引脚和悬空引脚进行控制来节省能量，同时保持最佳功能性。对于重要的功率敏感应用，闲置或正确地配置未使用的DSP外设，比如实时时钟（RTC）、A/D转换器、MMC/SD卡以及USB，也能够节省能量。
　　右文给出了有关如何通过中断C5509A、C5507和C5503 DSP上未使用的外设引脚来优化功耗的一些指导原则。
　　建议
　　1.将DSP设置为待机模式――这是功率优化的关键部分。为此，开发人员可以启动闲置配置，包括闲置CPU、所有外设、时钟发生器和片上振荡器。
　　2.通过上拉/下拉方式中断未使用的输入引脚，确保未使用的“输出”引脚没有连接任何阻性负载。激活EMIF总线上的总线保持器（bus keeper），也能够节省能量。
　　3.实时时钟（RTC）模块应该在未使用时上电，从而帮助将功耗降到最低。因为RTC是唯一能与芯片其余部分完全隔离的模块。它可以在芯片其余部分断电时被供电，反之亦然。DSP上的其它外设和模块的闲置不会影响RTC。
　　4.将片内模数转换器（ADC）的时钟频率设定为尽可能最低的4MHz，这样一来，最大可能的转换时钟频率为2MHz。这将使得ADC状态机的功耗降至最低。如果某个片上ADC模块未被使用，则连接电源和接地的ADC应该按照规格说明书的规定来相应地连接电源和接地。
　　5.通过设定USBIDLECTL寄存器的各个位，使DSP上的USB模块处于闲置状态。为了使USB端口不工作，使USBIDLECTL寄存器的闲置启用位（IDLEEN）置1，再让ICR的PERI位置1。确保USBCLK被设定在48MHz。确保DP和DN引脚处于悬空状态。最后，通过10kΩ的上拉电阻把USB的PU引脚上拉到高电平，以保证USB不会复位，不会唤醒片上振荡器。
　　
　　图：通过软件或增添上拉电阻的硬件方式，可实现许多功率优化技巧
　　不建议
　　1.连接仿真器或使用Code Composer Studio集成开发环境的调试功能，把DSP置于睡眠或Idle3模式。不需要任何悬挂中断，并确保未使用的输入引脚被上拉至高电平。不需要进行任何DMA传输，也不需要激活RTDX，否则都将重新激活Idle3模式。
　　2.拥有外部中断或片上实时时钟产生的中断。不要将USB主机重新使用或将系统硬件重置，否则会将内部振荡器从闲置或睡眠模式中唤醒。
　　3.中断数据或地址总线引脚，而它们具有保持器功能，能够减少悬空未使用引脚引起的静态功耗。总线保持器将使得未用引脚无需外部电阻。
　　4.使用外部振荡器。为使功耗最小，应考虑采用片内振荡器。
　　5.让RTC引脚处于悬空状态，即使没有使用。因为DSP关断时，通常应使RTC保持运行。让RTC引脚悬空，将增加转换次数，从而消耗更多能量。