应用于环境嵌入式系统的动态功耗管理方法研究及其应用

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作为监控环境最有效的硬件设备，环境嵌入式系统在近几年已经得到了广泛的应用。如今，这种系统已经广泛安置在诸如森林、河流、火山、道路、桥梁等地区，用于监控环境和建筑物的变化。为了采集所有有价值的信息，并根据出现的问题做出及时反应，环境嵌入式系统需要长期、持续、稳定地采集并传输环境信息。因此，保证环境嵌入式系统长期稳定工作就成为了关键。近些年来，动态功耗管理方法已经得到了广泛地研究。然而，现有环境嵌入式系统的功耗管理方法仍不能很好地兼顾系统性能和稳定持久工作的问题。
　　本研究提出了一种能量驱动的单任务多时段动态功耗管理方法。该方法综合考虑系统当前及未来N个时段的可用能量，并引入能量预测最大误差指数，实时地决定系统下一时段的工作状态，在满足能量约束的前提下最大化系统性能。通过实验模拟了太阳能供电环境嵌入式系统在不同天气下进行点积运算的情况。结果表明：使用该动态功耗管理方法的环境嵌入式系统的采集能量利用率达到99.79％，并且在不同天气下均能持续工作。因此,该方法实现了系统性能和工作稳定性的同时优化。为了进一步检验该方法的实际使用效果，将该方法应用于图像追踪系统。首先，基于ZyBo SoC开发板，通过嵌入式开发设计，在开发板上了实现图像追踪算法。其次，根据实际检测到的图像追踪算法的功耗，本文通过调整工作周期内图像追踪的次数，实现系统功耗的动态调节。实验结果表明：使用该动态功耗管理方法的环境嵌入式系统在每个工作周期内都能执行图像追踪，且能量利用率达到99.33%。

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作者
李鑫;
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作者单位

天津大学;

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授予单位天津大学;
学科微电子学与固体电子学
授予学位硕士
导师姓名刘强;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类专用集成电路;设计;
关键词
嵌入式系统; 集成电路; 低功耗技术; 芯片设计;

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