CN105791600A - 基于多核架构的智能手机可调频调压的电源管理模块 - Google Patents
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Abstract
本发明属于嵌入式移动终端设备，特别是一种基于多核架构的智能手机可调频调压的电源管理模块，主要特点是包括应用服务层模块，智能省电管理模块(Intelligent Power Save Policy)，功耗策略控制模块（Power Consumption Profile,PCP)，动态电压和频率的硬件监测模块（Dynamic Voltage and Frequency Scanning, DVFS)和CPU、GPU、DDR内存、晶振、功放等独立硬件模块；应用服务层实现了基于用户使用习惯和使用偏好配置的省电模式策略控制，自学习建模后适配最大化使用电池的控制逻辑；智能省电管理模块开放了终端用户配置智能省电模式的管理策略；功耗策略控制模块依据系统配置的管理策略配合动态电压和频率的硬件监测模块调整各个硬件模块的工作电压和频率，以到达优化系统功耗管理的目的。
Description
技术领域
本发明属于嵌入式移动终端设备，特别是一种基于多核架构的智能手机可调频调压的电源管理模块。
背景技术
随着通讯技术以及多媒体技术和移动互联网的快速发展，新的多核硬件平台的出现，4G网络对于大数据流量的依赖，更大分辨率屏幕应用于手机产品，使得手机整机的功耗不断攀升，由此导致系统待机时间不能满足要求。对于现在功能强大的手机而言，特别带有高分辨率大屏，4核或者8核CPU的手机而言，功耗已经是单核时代的倍数级别在增长，所以用户在体验各种丰富多彩的业务时，自然会出现手机电池供电不足等现象，这就对终端耗电性提出了更高的要求。因此智能手机终端的省电技术的优化有较强的实用价值和广泛市场前景。
当前省电技术主要是被动控制调节系统的功耗水平，以期望降低整体系统功耗，对于同时使用多个CPU时，主动降低、减少CPU的使用数量和时间，在负载和功耗的矛盾中合理制定策略，是当前设计中没有考虑或考虑较少的部分。另外，4G手机有更大的数据带宽，如何有效的使用带宽的同时降低整机的电量消耗水平，在新的手机产品设计过程中，也是考虑的设计难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供可以延长待机时间的一种基于多核架构的智能手机可调频调压的电源管理模块。
本发明的目的是通过以下技术方案：一种基于多核架构的智能手机可调频调压的电源管理模块，包括应用服务层模块，智能省电管理模块(IntelligentPowerSavePolicy)，功耗策略控制模块(PowerConsumptionProfile,PCP)，动态电压和频率的硬件监测模块(DynamicVoltageandFrequencyScanning,DVFS)和CPU、GPU、DDR内存、晶振、功放等独立硬件模块；应用服务层实现了基于用户使用习惯和使用偏好配置的省电模式策略控制，自学习建模后适配最大化使用电池的控制逻辑；智能省电管理模块开放了终端用户配置智能省电模式的管理策略；功耗策略控制模块依据系统配置的管理策略配合动态电压和频率的硬件监测模块调整各个硬件模块的工作电压和频率，以到达优化系统功耗管理的目的。
本发明与现有技术相比，其显著优点：1)整机性能损失在1.05％以内，达到整机功耗减少15.71％；2)可以降低整机系统休眠电流至2.85mA以内；3)延长了手机的使用时间，可以延长多媒体应用和手机通话功能时间15％。
附图说明
图1为本发明结构框图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细描述，如图1所示，本发明由应用服务层实现了基于用户使用习惯和使用偏好配置的省电模式策略控制，自学习建模后适配最大化使用电池的控制逻辑。智能省电管理模块开放了终端用户配置智能省电模式的管理策略。功耗策略控制模块依据系统配置的管理策略配合动态电压和频率的硬件监测模块调整各个硬件模块的工作电压和频率，以到达优化系统功耗管理的目的。基于该系统的智能手机，整机性能损失在1.05％以内，达到整机功耗减少15.71％的效果，有效的延长了使用时间。
本发明使用的算法具有以下核心功能：
1)基于应用服务层，在系统中预设典型使用环境和场景，通过预制的UI菜单，支持的预设场景包括：卧室，客厅，办公室，驾驶，和用户自定义场景。每个具体场景用户可以设置的系统行为包括：场景生效的开始时间和结束时间，GPS地点信息所影响范围，网络选择模式(经济连接，WiFi始终保持连接)，休眠时间设定，同步自动化，活动应用列表，充电模式，后台应用网络连接模式。基于系统整体设计，按照的不同应用模式选择，系统可以选择配置动态打开或关闭设备，动态调节设备的电压合频率，使其运行在恰好够用的状态；系统通过用户配置的策略，调用动态电压和频率的硬件监测模块(DynamicVoltageandFrequencyScanning,DVFS)和功耗策略控制模块(PowerConsumptionProfile,PCP)模块实现对系统硬件的频率和电压操作，模块调用硬件的电源管理系统和总线调整每个外设的工作频率和工作电源。
2)自学习模式的智能省电管理模块开放了终端用户配置智能省电模式的管理策略，用户可以根据自己的使用习惯和需求自定义场景，系统在该模块中记录、分析、整理、调节系统预设策略，实现满足用户个人需要的最大化功耗使用；
3)功耗策略控制模块通过配合内核模块，实际进行系统的调节工作；策略控制模块主要包括通过硬件监测模块(DynamicVoltageandFrequencyScanning,DVFS)监测系统的频率和电压，依据预设的策略调节工作模式，调节部分的模块如下：
CPU模块调节策略
| 工作模式 | VDD CX | VDD MX |
| 最高性能 | 1.375v | 1.3875v |
| 一般性能 | 1.25v | 1.25v |
| 调压工作模式 | 1.15v | 1.15v |
| 低功耗模式 | 0.5v | 0.7v |
DSP模块调节策略
| 频率(MHZ) | 电压等级 |
| 19.22 | 低 |
| 115.22 | 低 |
| 144.2 | 低 |
| 230.2 | 低 |
| 288.2 | 低 |
| 384.2 | 低 |
| 576.2 | 中 |
| 691.2 | 高 |
GPU模块调节策略
| 频率(MHZ) | 电压等级 |
| 19.22 | 低 |
| 50 | 低 |
| 80 | 低 |
| 100 | 低 |
| 160 | 低 |
| 178 | 低 |
| 200 | 低 |
| 267 | 中 |
| 310 | 中 |
| 400 | 中 |
| 600 | 高 |
4)基于域的实时监测和调节系统算法，通过监测系统CPU负载，PA，各种传感器，GPU负载，设定按照一定采样速率和上下限的阈值(StepUpStepDown)的变化，动态控制系统行为。
系统实现是基于CPU架构，整机硬件结构，软件三方的综合的技术方案。软件控制策略和模块如下：
| 控制模块 | 休眠 | 工作 | 通话 | 数据访问 |
| VDD模块 | Y | N | N | N |
| 晶振系统 | Y | N | N | N |
| DVFS | N | Y | Y | Y |
| 通信模块 | N | Y | Y | Y |
| 应用模块 | N | Y | Y | N |
| DDR | Y | Y | Y | Y |
| GPU | N | Y | Y | Y |
| CPU | Y | Y | Y | Y |
注释：
Y-工作状态
N-待机状态
包括分域管理和控制系统硬件行为，使得系统可以工作在极低功耗下，例如在系统播放音乐时，可以关闭CPU，使用DSP系统实现播放功能；在多核架构下，选择启动一个或多个处理器，在IC设计预留独立的LDO、片上接口，以助于实现独立的电压控制。在软件上，配置了多个策略的调节系统，依据一定的采样率，1000ms～5000ms可调，采用台阶步进的方式，及时调节系统功耗行为，另外，在采集用户行为后，可以生成新的调整策略，基于用户个人行为最大化机器使用时长。
Claims (1)
1.一种基于多核架构的智能手机可调频调压的电源管理模块，其特征是，所述电源管理模块包括应用服务层模块，智能省电管理模块(IntelligentPowerSavePolicy)，功耗策略控制模块（PowerConsumptionProfile,PCP)，动态电压和频率的硬件监测模块（DynamicVoltageandFrequencyScanning,DVFS)和CPU、GPU、DDR内存、晶振、功放等独立硬件模块；应用服务层实现了基于用户使用习惯和使用偏好配置的省电模式策略控制，自学习建模后适配最大化使用电池的控制逻辑；智能省电管理模块开放了终端用户配置智能省电模式的管理策略；功耗策略控制模块依据系统配置的管理策略配合动态电压和频率的硬件监测模块调整各个硬件模块的工作电压和频率，以到达优化系统功耗管理的目的。
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