[发明专利]一种动态调整嵌入式设备频率电压的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及到嵌入式设备省电技术，特别涉及到一种动态嵌入式设备频率电压的方法和装置。

背景技术

随着嵌入式技术的发展，嵌入式设备(简称，设备)的应用越来越广泛，功能越来越强大，其功耗也越来越大。出于对携带方便的要求，设备大多靠电池供电，且对设备的体积也有限制，不能将电池做的很大，而又要求尽可能的提高设备的待机和使用时间。如何在现有条件上通过改善系统设计，降低系统功耗，最大限度的达到省电的目的，是嵌入式设备发展的一个关键问题。

设备的功耗主要由动态功耗和静态功耗两部分组成，动态功耗是电路工作和逻辑状态转换时产生的，与频率成正比，与电源电压的平方成正比，而设备所使用的时钟频率与电压等级相对应。静态功耗是逻辑状态未转换时的晶体管的漏电流产生的，与漏电流和漏电压成正比。要降低设备功耗，增加设备的待机和使用时间，一个重要的方面就是要在满足设备正常工作需求的前提下，尽可能的降低系统频率及电压，从而降低设备的动态功耗。

嵌入式设备通常由多个模块组成，在不同的工作状态下，各个模块需要的频率是不同的，例如，在大多数时候，设备中总有部分模块是没有工作的，此时，这些模块需要的频率很低，甚至可以关闭，即使是在工作中的模块，根据不同的工作状态，其需要系统提供的频率也是不同的。

嵌入式设备通常具有一个或多个时钟域，时钟域结构如图1所示，包括一个时钟源为该时钟域的多个模块提供主时钟信号，每个模块都有一个对应的时钟控制器来从主时钟信号获得该模块需要的时钟频率，时钟控制器一般由一个分频器和一个时钟开关构成，其中，分频器用于对主时钟信号进行分频以获得模块所需要的时钟频率，时钟开关用于控制模块时钟信号的接通与断开。

专利申请号为200710039255.9的中国专利申请《电源管理技术中的动态电压频率调整方法》(公开日为2008年10月8日)中公开了一种动态频率电压调整方法：负荷监控模块负责收集硬件信息；将硬件信息写入CPU负荷日志寄存器；分析CPU的负荷日志；结合温度补偿信息、CPU负荷信息计算出需要的系统频率和电压；当需要的系统频率和电压变化超出设定的边界值后，调整设备的频率和电压。从而在满足正常工作需求的前提下减小了系统功耗，达到省电目的。但是该方法仍有以下不足：

(1)根据收集的CPU负荷信息来进行设备动态频率和电压的总体调整，不能对设备内部不同模块的时钟频率进行精确调整。

(2)只有在频率和电压需求变化超过设定的边界值之后才进行调整，不利于及时对设备的各模块的频率和电压需求变化做出响应。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种动态调整嵌入式设备频率电压的方法，以提高嵌入式设备频率电压调整的精确度和及时性。

本发明的技术方案是：

1、设备实时获取各模块所需要的时钟频率；

2、当有模块所需要的时钟频率发生变化时，设备根据各模块所需的时钟频率计算该模块所属时钟域的主时钟频率并调整该时钟域各模块的时钟控制器；

3、设备调整该时钟域时钟源的主时钟频率及电压。

所述计算该模块所属时钟域的主时钟频率并调整该时钟域各模块的时钟控制器进一步包括：

设备计算所述各模块所需时钟频率×各模块最低分频系数的最小公倍数，将最小公倍数作为主时钟频率；

各模块对应的时钟控制器的分频系数＝主时钟频率÷模块时钟频率；

如果模块关闭不需要时钟信号时，设置时钟开关状态为关闭。

所述设备实时获取各模块所需要的时钟频率进一步包括：

设备实时对各模块所需要的时钟频率进行轮询。

所述设备实时获取各模块所需要的时钟频率进一步包括：

模块在所需要的时钟频率发生变化时向设备上报新的时钟频率需求。

本发明还提供了一种动态调整嵌入式设备频率电压的装置，包括：

模块频率需求采集单元，从设备的各个模块实时获取各模块所需要的时钟频率，发送给判断单元；

判断单元，比较模块频率需求采集单元提供的各模块所需要的时钟频率和参数存储单元中保存的各模块时钟频率判断是否需要进行频率调整；更新参数存储单元中所保存的各模块时钟频率，发送控制信号给频率计算单元；

参数存储单元，保存设备的各模块的时钟频率；各模块对应时钟控制器的分频系数、时钟开关状态及最低有效分频系数；主时钟频率与电压等级的对应表；