铁路交通信息系统PDA的低功耗设计

。当n值较小时，这是可以允许的；但是当系统词汇量近10 000个时，算法检索效率不高，表现为当词语位置偏后时系统检索延迟过大。为了提高检索效率，满足一定的系统反应实时性要求，我们采用了有序表二分搜索算法，其算法时间复杂度O(n)=log2n。假设n=16 384=2 14已经超出系统的数据规模（10 000词左右）。二分检索所需要的最坏检索次数是14次；但是对于顺序检索而言，在最坏查找的情况下，检索次数是16 384次，故效率提高了16 284/14=1170倍。这个数目是相当可观的，而且，即使系统数据规模进一步扩大，二分检索表现出来的所增加的检索次数也是很小的。辞典互译实现二分检索所要做的附加工作，就是将原来无序的辞典数据文件转换成有序的辞典数据文件。不过，这个转换工作可以在PC机上完成从而减轻本嵌入式系统的负荷。辞典数据排序和检索过程中英汉辞典依据ASCII码进行，汉英辞典根据汉字的区位码进行。本PDA系统的民航时刻表、铁路时刻表等应用模块，也都涉及到了算法选择问题。

（3）数据调度

在许多应用程序中，存储器访问是功耗的主要部分。有资料表明，内存传输是迄今为止CPU完成的操作中代价最高的：一次内存传输消耗的能量是一次加法运算的33倍多。优化能量消耗的最大收益之一，来源于合理组织内存中的数据和指令：一般措施是尽量做到数据的寄存器访问和缓存访问。

随着存储技术理论的发展和工艺水平的提高，现在存储器体系结构一般都是三级，而且支持虚拟存储技术，如图4所示。

处理器进行数据访问时，离CPU越近的地方，数据存取速度越快，功耗越低。本PDA系统中，由于Flash存储器（作为数据存储器件）写操作的特殊性（以扇区大小为单位、执行时间长、执行功耗大），要求尽量少地进行。基于这种策略，本PDA系统在数据安排方面采取了以下一些优化措施：

①LCD帧缓存的安排。EP7211内置38 400字节大小的RAM空间，LCD分辨率是320×240,每像素4级灰度用2比特位表示，故显存大小为320×240×2/8=19 200字节，被安排在内置RAM空间的前19 200字节。这样安排，加快了显示速度，减少了处理器访问片外SRAM空间。

②个人传呼信息、公共传呼信息接收频度大，不需要永久存储；传呼接收过程需要开臂两块缓冲区，这些空间都被安排在内部RAM后19 200字节，其目的是减少了CPu对片外SRAM的访问。

③部分系统信息资源，如字库信息，在系统启动后直接从Flash存储区拷贝到固定位置的SRAM区，这样字符输出时直接从内存读取数据，而不需要访问Flash。

④为减少Flash写操作执行次数，在电话簿、记事本、日程以及系统设定等编辑修改后，首先改动的信息是在内存中直接保存，等到用户是退出当前整个应用模块时，才进行一个性Flash写操作。

⑤在进行复杂数据查找过程中，为减少数据访问量，可以通过建立若干级索引表方式加快数据检索速度。如在辞典文件的词汇排序过程中，同时建立了每个单词位置的数据索引，而且作为索引文件定改Flash。在查找过程中，索引项的存在能够减少检索次数，从而快速确定单词起始位置以及整个单词项目长度，供显示输出。不过在增加索引时，也会增加一定的空间复杂度。

另外，系统还可以通过代码压缩减少总线上的传输量；编译器优化，消除冗余代码；消除编程中的递归过程调用、减少函数调用的开销；有效使用寄存器等措施来降低系统功耗。有关这些措施请见参考文献[2]。

4 低功耗设计综合阐述

以上分别从硬件和软件两方面阐述了嵌入式系统开发中低功耗设计的一些原则及在本产品中的某些具体体现。经试验测得，本PDA系统功耗如表4所列。

表4 

条件（18MHz、2.4V） 消耗电流/mA 注   释 待机 79 系统全速执行条件下的功耗数据 开机 2527 收传呼 5558 启动背光 8385 背光功耗 53 单功能模块功耗数据

《铁路交通信息系统PDA的低功耗设计(第4页)》