铁路交通信息系统PDA的低功耗设计

本PDA系统采用的ARM处理器，在不同工作条件和状态下的功耗哪表2所列。

表2 

名  称 频率/MHz 消耗电流最大值/mA 条  件 休眠状态 　 300μA 32kHz时钟晶振工作，I/O口处于禁止 空闲状态 18 6 晶振都在工作，LCD刷新处于激活状态，CPU是静态的 空闲状态 36 12 同上 运行状态 18 20 整个系统处于激活状态，正在执行程序 运行状态 36 40 同上

注：直流供电电压2.5V

从表2中明显看出，处理器不同条件和状态下的功耗参数大小的差别。在18MHz频率下，运行功耗(20mA)是空闲功耗（6mA）的近4倍，空闲功耗又是休眠功耗300μA的20倍。我们的目的是在不影响系统正常运行的过程中，尽最大可能使系统处在空闲休眠状态来降低系统功耗；因此，我们应该通过预测系统执行过程的措施来切换处理器的工作状态。分析式（1）可知，我们又不能频繁过快地进行处理器状态切换，中间要留有一定的稳定时间间隔。

XGW软件开发平台采用事件消息驱动机制。消息采用查询方式，能够实时响应外部中断。在消息循环过程中，系统需要查询消息队列：当有消息出队时，处理器在运行状态处理这个消息所对应的事件；如果一这时间间隔（如2s）消息队列一直是空，系统预测在最近相当长的时间内不会有事件产生，软件编程措施把处理器从运行状态切到空闲状态；如果系统在更长的时间内（如20s）没有事件产生，则系统预测用户需要自动软关机，此时处理器进入休眠状态。在休眠状态下，处理器能够响应实时时钟匹配中断、传呼接收中断以及复位按键；一旦系统捕获到这类信号，则迅速转入到正常工作状态。处理器在运行状态和空闲状态间的切换间隔是必需的，如果切换速度过快，并不能达到降低系统功耗的目的。

为了缩短处理器从空闲或者运行状态切换到休眠状态的时间，系统同时提供了用户手动软关机措施，即通过触笔直接点击屏幕某一指定区域来实现。

本PDA系统中，ARM7处理器三种工作状态的转换如图3所示。

图3中各数字含义如表3所列。

表3

序  号 状态转换条件 1、3 系统20s内一直不能捕捉到消息或者人为点击屏幕某一指定区域 2 实时时钟匹配中断、传呼中断、按键唤醒 4 运行状态下系统2s内一直不能捕捉到消息 5 产生中断信号、捕捉到消息事件

(2)软件算法的选择

在应用程序编程实现过程中，求解同一个问题，可以有许多不同的算法。评价一个算法好坏的常用参数是算法时间复杂度、算法空间复杂度和算法的易理解编码和调试性。算法时间复杂度定义为算法的时间耗费，即算法所求解问题规模（求解问题的输入量）n的函数。时间复杂度一般用O(n)来表示，当n达到一定规模时，时间复杂度越小，执行效率越高，招待时间越短，系统功耗越低。算法空间复杂度定义为该算法所耗费的存储空间，它也是问题规模n的函数。

我们总是希望选用一个所占存储空间小、运行时间短、其它性能也好的算法。然而实际上很难做到十全十美，原因是上述要求有时相互抵触，如节约算法执行时间需要以牺牲一定的存储空间为代价，反之亦然。因此，我们只能根据具体情况有所侧重。在本PDA系统中具体硬件配置时，CPU工作频率不高，存储空间运行不大；但应用程序数据量大，而且某些应用程序如辞典互译、时刻表检索时数据运算量也大。

如要在本PDA系统中实现英汉辞典互译，首先会想到采用顺序检索法。这种算法对用户输入词汇排列顺序没有要求，编程实现和理解起来都比较简单，其算法时间复杂度为O(n)=n

《铁路交通信息系统PDA的低功耗设计(第3页)》