CN203276161U - 一种低功耗嵌入式智能核心系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低功耗嵌入式智能核心系统，包含一CPU、一内存、一缓存，内存和缓存分别与CPU连接，还包含：一电源管理模块，电源管理模块通过I2C总线与CPU连接，进行电源输出能力调整和监控；电源管理模块由至少二个触发模块构成：在CPU或内存负荷高于第一门限时，触发提高供电电压及CPU工作频率的模块，在CPU或内存负荷低于第二门限时，触发降低供电电压及CPU工作频率，转入部分休眠状态的模块；在CPU或内存负荷低于第三门限时，触发转入深度休眠状态的模块；在休眠状态中，如有事件发生，触发转入或部分转入工作状态的模块。使得在保证了嵌入式核心系统的高频性能的前提下，降低了整个系统的功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种嵌入式技术，尤其涉及一种低功耗智能核心系统的嵌入式技术。
背景技术
目前，在工业领域的嵌入式核心板的设计中，普遍存在功耗比较高的问题，较高的功耗一方面消耗大量的电能，另一方面大功耗还可能加快某些元器件的老化，降低了设备的使用寿命，高耗设备对环境的要求较高，不适宜于在工业外部环境中使用。
因此，如何能在保证足够处理能力的前提下，尽可能地降低功耗、减小体积，从而适合更多不同供电环境和安装环境成为工业物联网行业的一项难题。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种低功耗嵌入式智能核心系统，使得在保证了系统高频性能的前提下，降低了整个系统的功耗。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种低功耗嵌入式智能核心系统，包含一CPU、一内存、一缓存，内存和缓存分别与CPU连接，还包含：
一电源管理模块，电源管理模块通过I2C总线与CPU连接，进行电源输出能力调整和监控；
电源管理模块由至少一个触发模块构成：在CPU或内存负荷高于第一门限时，触发提高供电电压及CPU工作频率的模块；在CPU或内存负荷低于第二门限时，触发降低供电电压及CPU工作频率，转入部分休眠状态的模块；在CPU或内存负荷低于第三门限时，触发转入深度休眠状态的模块；在休眠状态中，如有事件发生，触发转入或部分转入工作状态的模块。
作为进一步改进，电源管理模块还包含：
多模式供电模块，用于支持直流电压供电、USB供电和锂电池供电；
由直流转直流电源DC/DC模块和低压差线性稳压器LDO构成的多路程控电源输出模块，该多路程控电源输出模块与所述多模式供电模块相连；
电源开关切换模块，与多路程控电源输出模块相连，用于在出现异常问题时切断电源开关。
作为进一步改进，该系统还包含在线调试接口，与CPU相连，用于提供硬件功能诊断测试。
作为进一步改进，该系统还包含可扩展接口，与CPU相连接，可扩展接口可以由以下一种或多种组合构成：UART接口，10/100M自适应网络接口、I2C总线接口、SPI总线接口，USB2.0接口，高速SD卡接口，AI/AO采集控制口，低功耗全功能GPMC接口，JTAG调试口，直流电源输入输出口，和/或锂电池供电/充电接口。
作为进一步改进，10/100M自适应网络接口的工作频率达到100M，USB2.0接口工作频率达到960M。
作为进一步改进，多路程控电源输出模块输出的CPU核心电压1.1V，I/O电压1.8V，外设电压3.3V。
本实用新型实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：该核心系统中包含：一电源管理模块，电源管理模块通过I2C总线与CPU连接，进行电源输出能力调整和监控；电源管理模块由至少二个触发模块构成：在CPU或内存负荷高于第一门限时，触发提高供电电压及CPU工作频率的模块，在CPU或内存负荷低于第二门限时，触发降低供电电压及CPU工作频率，转入部分休眠状态的模块；在CPU或内存负荷低于第三门限时，触发转入深度休眠状态的模块；在休眠状态中，如有事件发生，触发转入或部分转入工作状态的模块。通过该电源管理模块，使得在保证了嵌入式核心系统的高频性能的前提下，降低了整个系统的功耗。
附图说明
图1是本实用新型一较佳实施方式中的一种低功耗嵌入式智能核心系统的系统结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
本实用新型一较佳实施方式涉及一种低功耗嵌入式智能核心系统，其系统结构图如图1所示，包含一CPU、一内存、一缓存、一电源管理模块、在线调试接口、和可扩展接口。
本实施方式中，CPU可以采用TI AM335X260MHz/500MHz/720MHz，能根据能耗和运算要求自动或手动控制频率。其中，720MHz为高负荷模式，500MHz为普通模式，260MHz为低功耗模式，还包含深度睡眠模式，除了计时时钟在工作以外，其他均不供电。
电源管理模块通过I2C总线与CPU连接，进行电源输出能力调整和监控，如可以采用TPS65217B电源管理模块。
该电源管理模块中具体可以包含：多个触发模块（可以是触发器）、多模式供电模块、多路程控电源输出模块、和电源开关切换模块。
触发模块一：在CPU或内存负荷高于第一门限时，触发提高供电电压及CPU工作频率的模块，CPU进入高负荷模式；
触发模块二：在CPU或内存负荷低于第二门限时，触发降低供电电压及CPU工作频率，转入部分休眠状态，又称低功耗模式；
触发模块三：在CPU或内存负荷低于第三门限时，触发转入深度休眠状态；
触发模块四：在休眠状态中，如有事件发生，触发转入或部分转入工作状态，即进入普通模式或低功耗模式。
需要进一步说明的是，以上四种触发模块可以集成在一个触发模块中，也可以是单独的四个触发模块。
多模式供电模块用于支持直流电压供电、USB供电和锂电池供电；
多路程控电源输出模块与多模式供电模块相连，由直流转直流电源DC/DC模块和低压差线性稳压器LDO构成，用于根据上述触发模块的触发指令，调整输出到CPU、I/O、外设的电压。正常情况下输出CPU核心电压1.1V，I/O电压1.8V，外设电压3.3V。
电源开关切换模块与多路程控电源输出模块相连，用于在出现异常问题时切断电源开关。在具体实现时，电源开关切换模块可以采用MCP349自动电源保护模块。
内存与CPU连接，可以采用超低功耗移动内存芯片64MB/128MB/256MBLow Power mDDR400，标配为256MHz。
缓存与CPU连接，可以采用32K/32K LI，256K L2。
在线调试接口与CPU相连，用于提供硬件功能诊断测试。
可扩展接口与CPU相连，由以下一种或多种组合构成：UART接口，10/100M自适应网络接口、I2C总线接口、SPI总线接口，USB2.0接口，高速SD卡接口，AI/AO采集控制口，低功耗全功能GPMC接口，JTAG调试口，直流电源输入输出口，和/或锂电池供电/充电接口。其中，10/100M自适应网络接口的工作频率达到100M，USB2.0接口工作频率达到960M。
在具体实施过程中，以上可扩展接口的功能均可根据用户的需求重新定义。
本实施方式使得在保证了嵌入式核心系统的高频性能的前提下，降低了整个系统的功耗。
虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
Claims (6)
1.一种低功耗嵌入式智能核心系统，包含一CPU、一内存、一缓存，所述内存和缓存分别与CPU连接，其特征在于，还包含：
一电源管理模块，所述电源管理模块通过I2C总线与所述CPU连接，进行电源输出能力调整和监控；
所述电源管理模块由至少一个触发模块构成：在CPU或内存负荷高于第一门限时，触发提高供电电压及CPU工作频率的模块；在CPU或内存负荷低于第二门限时，触发降低供电电压及CPU工作频率，转入部分休眠状态的模块；在CPU或内存负荷低于第三门限时，触发转入深度休眠状态的模块；在休眠状态中，如有事件发生，触发转入或部分转入工作状态的模块。
2.根据权利要求1所述的低功耗嵌入式智能核心系统，其特征在于，所述电源管理模块还包含：
多模式供电模块，用于支持直流电压供电、USB供电和锂电池供电；
由直流转直流电源DC/DC模块和低压差线性稳压器LDO构成的多路程控电源输出模块，该多路程控电源输出模块与所述多模式供电模块相连；
电源开关切换模块，与所述多路程控电源输出模块相连，用于在出现异常问题时切断电源开关。
3.根据权利要求1所述的低功耗嵌入式智能核心系统，其特征在于，该系统还包含在线调试接口，与所述CPU相连，用于提供硬件功能诊断测试。
4.根据权利要求1所述的低功耗嵌入式智能核心系统，其特征在于，该系统还包含可扩展接口，与所述CPU相连，所述可扩展接口由以下之一或其 组合构成：
UART接口、10/100M自适应网络接口、I2C总线接口、SPI总线接口、USB2.0接口、高速SD卡接口、AI/AO采集控制口、低功耗全功能GPMC接口、JTAG调试口、直流电源输入输出口、和/或锂电池供电/充电接口。
5.根据权利要求4所述的低功耗嵌入式智能核心系统，其特征在于，所述10/100M自适应网络接口的工作频率达到100M，所述USB2.0接口工作频率达到960M。
6.根据权利要求2所述的低功耗嵌入式智能核心系统，其特征在于，所述多路程控电源输出模块输出的CPU核心电压1.1V，I/O电压1.8V，外设电压3.3V。
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