一种智能手机的低功率损耗设计

何彦平

（维沃移动通信有限公司，广东东莞，523860）

1　智能手机的硬件架构

智能手机的硬件结构是由无线调制解调器、模拟基带(abb)语音信号pin和音频编解码芯片进行通信，这些硬件结构共同作用形成语音通道，用于通讯功能的使用. 从硬件电路的组成可以看出，大部分的功耗部件包括主处理器、无线调制解调器、LCD和键盘背光、音频编解码器和功率放大器。因此，如何在设计中减少这这硬件结构的功率损耗成为一个重要的问题。

2　降低智能手机的功率损耗的六个方面

2.1　降低 cpu 部分的供电电压和频率

在设计数字集成电路时，cmos电路在处于静态时功耗非常低，与处于动态时功耗相比可忽略不计。动态功耗的计算公式为:pd="ctv2f"。智能手机选择的CPU的工作电压一般为1.1 V至1.3 V，工作时通过对自动调压器寄存器的设置，可以实现CPU自动调压功能，CPU可作为整个智能手机工作状态的变化和工作电压的调整。CPU自动电压调节功能调试成功后,当CPU测试电压和电流变化时，需要每隔一段时间手机和基站之间进行通信,接收基站发出的电压和电流探针测试同时,可以观察到CPU工作电压周期性跳动。对于CPU, 1.3 v的内核电源电压非常小，其在主频率的全速运行可以完全根据需要设置，其内部需要的各种频率是由分频器产生的。

在coms芯片中，没有使用的引脚不能被悬挂，防止在悬挂时产生静电将引脚损坏。一般来说，低输入阻抗可以通过拉阻提供放电路径来降低。但是当你选择一个电阻器时，你必须考虑以下几点:首先要考虑到芯片的功耗和功率，拉升阻力足够大时，可以减少电流;其次，在保证足够的驱动电流时，拉升阻力应该小到足以增加电流;最后，在高速电路中，过度的拉升阻力会使信号的边缘平滑，也会使信号的完整性恶化。因此，当考虑到通常驱动后台(即芯片的vih或vil)的能力时，可以尽可能地选择更大的阻力来节省系统的能量。

2.2　对悬空引脚的处理

在智能手机系统中，我们必须注意CMOS器件的悬置引脚。由于CMOS输入电阻和近电阻在系统操作中是高的，它被认为是由高压击穿引起的一些充电装置，但是这也会导致输入信号电压的随机变化，这导致CPU在第三次期间被不断唤醒。E休眠期，使智能手机在运行过程中无法进入睡眠状态。其他一些失败。因此，悬吊销悬挂的正确方法是将未使用的输入电压保持在较高的水平，或者根据引脚的初始状态将电压保持在较低的水平。

2.3　缓冲器的选择

该缓冲器具有增加电平转换、驱动能力和数据传输控制的功能。考虑到基于驱动器的缓冲器的添加，我们必须仔细考虑它，因为驱动电流可能会浪费更多的能量。在选择时，仔细检查最大输出电流IOH和IOL驱动芯片是否正常，然后选择合适的预芯片，避免选择时的缓冲区。

2.4　电源供给电路

一般来说，有以下这几种类型的电压转换:线性调节器;Ldo(低泄漏电流调节器)。Ldo本质上是一个线性调节器，主要用于小压差之间，所以它被组合成一个线性调压器。多少能源消耗取决于输出电压，直流电路的特点是灵活、高效、升压故障是一种比较复杂的电路，纹波噪声较大，体积较大，价格也高于线性调压器，用于助推器，只能用于直流。因此，在设计中，在功率纹波噪声不严格的情况下，采用直流电压切换装置，可以更好的节约能源，从而达到降低智能手机功率损耗的目的。

2.5　无线 modem 部分的控制

智能手机的硬件系统结构是双CPU架构,一个无线调制解调器为主要CPU外围设备,与其他主要CPU芯片外围设备相比,有其特殊性。对于无线调制解调器的硬件架构，也有系统，内部操作完成GSM(全球移动通信系统)协议和独立电源管理模块，CPU可以通过uart端口和无线调制解调器进行电源管理。无线调制解调器内部的电源管理是由自身控制的。当调制解调器处于空闲状态时，可以在良好状态下进入和退出待机状态。因此，在本论文的硬件架构设计中，当智能手机打开时，调制解调器接通时，调制解调器将关闭，调制解调器关闭。

2.6　软件优化

m=mdiv+8; p=pdiv+2, s=sdiv; mdiv 、 pdiv 和 sdiv 可以通过寄存器进行 设置。

因此，软件优化是决定整个智能手机系统中主CPU的功率和性能的关键。在综合考虑系统性能和功耗的基础上，主CPU的频率应该为204mhz。

智能手机在硬件结构中的工作方式与主CPU的工作方式密切相关。为了降低智能手机的功耗，主要的CPU定义了以下这四种工作模式:普通时钟控制模式;空闲模式:睡眠模式;停止模式。在主CPU频率确定的情况下，智能手机中定义了相应的四种工作模式:正常工作模式(正常);空闲模式(空闲);睡眠模式;关机模式(关闭)。

3　总结

随着手机技术的发展功能逐渐增多，特别是智能手机的设计，低功耗设计成为一个日益迫切的问题。作为一名设计师，在进行系统设计和软件编程时，必须始终考虑如何降低系统功耗，只有这样，系统的设计才能有良好的性能，受到用户的青睐。