常用的降低软件功耗的方法

尹小舟

常用的降低软件功耗的方法 [复制链接]

采用高效率的算法可以有效地降低功耗，一些常用的方法

如下:

(1)用查表的方法代替实时的计算，尽量减少CPU的运算量。特别是在没有硬件浮点处理单元的MCU进行浮点处理时，直接用MCU进行浮点处理将会消耗大量的时间。将一些运算的结果预先算好，放在Fash存储器中，用查表的方法替代实时的计算，减少CPU的运算工作量，可以有效地降低CPU的功耗。很多微处理器都有快速有效的查表指令和寻址方式，用于优化查表算法。这种处理方法在离散余弦变换和A/D数据采集中能够带来可观的效率提升。
(2)对于不可避免的实时计算，应注意计算的精度，算到精度够了就应立即结束，避免“过度”的计算。在精度允许的情况下，使用简单函数代替复杂函数作近似运算，也是减少功耗的有效方法。
(3)尽量使用短的数据类型，如尽量使用字符型的8位数据替代16位的整型数据(4)尽量使用分数运算而避免浮点数运算等。
(5)用移位运算代替乘除法运算。采用MCU计算乘除法也是非常耗时的，如果采用左移和右移的办法来实现乘除法运算，将会减少运算时间。注意，除法的移位计算只能针对除
数比较特殊的情况。

(6)采用快速算法。在搜索算法中，使用二分搜索算法和分段查找算法的效率是不同的。从理论上可以估算，在1024个测量值的查找中，二分搜索最坏情况下10次可以查找到结果，顺序搜索最坏可能需要1024次。这在测量数值更多的情况下更为突出，一个高效率的查找算法有助于减小程序运行功耗。

(7)数字信号处理中的运算，采用FFT和快速卷积等，可以节省大量运算时间。

(8)一个程序使用中断方式还是查询方式，对于很多应用来说并不那么重要，但在软件低功耗设计特性上却相差甚远。例如，ADC在采集少量的数据时，MCU读取A/D转换数据可以采用查询方式或中断方式。查询方式和中断方式的低功耗特性相差甚远。使用中断方式，MCU可以什么都不做，甚至可以进入待机或停止模式。而采用查询方式，MCU必须不停地读取 /0端口寄存器，需要消耗很多额外的功耗。
(9)采用定时器。在程序中可以采用软件延时。但是，如果系统的定时器资源充裕，在需要定时的场合，最好采用硬件定时器，当定时器到了定时时间后，向MCU发出中断请求信号，这样可以减少MCU的工作时间，进而可以降低功耗。
(10)用宏代替子程序。在程序执行的过程中，读RAM需要比读Flash 更大的功耗。宏是在编译器预处理阶段进行替代，而在子程序的调用中MCU需要进行现场保护。在一次子程序调用中，因为CPU进入子程序时会首先将当前CPU存器推入堆栈(RAM)，在离开时又将CPU存器弹出堆栈，这样至少对RAM有两次操作。对于程序设计来说，调用一个子程序还是一个宏，在程序写法上并没有什么不同，但宏会在编译时展开，CPU只是顺序执行指令，避免了调用子程序。唯一的问题是增加了代码的长度(代码量)。目前，MCU片内的Flash 空间越来越大，对于一些不在乎程序代码量大一些的应用，用宏代替子程序无疑可以降低系统的功耗。

 

摘自  ——————低功耗系统设计--原理、器件与电路

Jacktang

数字信号处理中的运算，采用FFT和快速卷积等，这个快速卷积估计好多人不会