新技术降低了节能嵌入式计算机系统的成本
即时发布
北卡罗来纳州立大学的电气和计算机工程师开发了一种创造较低昂贵的低功耗嵌入式系统的新技术 - 从恒温器到汽车的一切都发现的计算设备。
“Using our techniques, we’ve been able to create prototype systems with power converters that have a combination of energy efficiency and low cost that – as far as we’ve been able to tell – is unmatched by anything currently on the market,” says Alex Dean, co-author of a paper on the work and an associate professor of electrical and computer engineering at NC State.
要了解新技术，您必须了解一下嵌入式系统。一方面，他们需要电源。为了最大限度地提高能源效率，该系统应设计为使用最佳电压运行。有时，这意味着使用运行电路所需的最低电压。在其他时，这意味着稍微提高电压，因此系统可以更快地完成工作，然后进入低功耗睡眠模式。
但电池通常在电压水平下发出电力，使系统效率低下;通常，电池耗尽比系统所需的更多电压。要将电压更改为最佳级别，系统可以使用功率转换器。
最有效的电源转换器，称为开关模式电源转换器，有两个部分。一部分由“电源级”硬件组成，可控制电源的存储和流量。另一部分是“控制器”，它允许转换器响应嵌入式系统对电源的需求的变化或来自电源的能量流动的变化，甚至可以保护免受极端温度和设备故障的保护。控制器可以是专门设计的电路或运行特殊控制软件的单独处理器。
具有动态的敏感功率转换器也很重要，因为它允许嵌入式系统更节能;系统可以睡觉，然后快速运行，然后关闭 - 电源转换器可以相应地调节功率流量。
“我们的提前是我们从实时系统中使用了设计原则，并将电源转换器软件纳入嵌入式系统处理器。这些方法保证了嵌入式系统的处理器上的其他软件不会干扰电源转换器的正确操作，“Dean解释说。“这消除了对电源转换器本身上的单独处理器或控制器电路的需求，这反过来使整个系统更便宜。”
它还使嵌入式系统更小，更轻，更灵活。
“因为嵌入式系统软件和电源转换器软件在单个芯片上使用共享处理器，所以它使开发人员对系统的功能更具协调的控制，并且相关要求这些功能可能在电源转换器上进行功率转换器，”Dean说。
研究人员使用新技术制作了两个原型转换器，并将其与数十个其他兼容的电源转换器进行了市场 - 发现其他转换器没有符合原型的低成本和高效率的组合。
“我们的第二个最佳原型效率为90％ - 少于10％的能量浪费，”迪恩说。“我们最好的原型效率为95％。两者都有约50美分的成分成本。所有其他转换器都花费更多，效率较低或两者。
本文，“使用实时系统设计方法将SMPS控制软件与应用软件集成，“将在加拿大蒙特利尔9月20日至24日举行的IEEE能源转换大会和世博会上。该文件的领导作者是Avik Juneja，这是一个前博士。院长在英特尔工作的院长的学生。另一位合作是亚右哲学BHATTACHARYA，ABB学期在NC状态下电气计算机工程学士学位。该工作得到了国家科学基金会授予1116850的支持。
- 船员 -
编辑注：研究摘要跟随。
“使用实时系统设计方法将SMPS控制软件与应用软件集成”
作者：Avik Juneja，Alexander G. Dean和Subhashish Bhattacharya，北卡罗来纳州立大学
提出了：在IEEE Energy Convers＆Expo，9月20日至24届，加拿大蒙特利尔
抽象的：开关模式电源（SMPS）在不同电压电平之间有效地转换功率，通过电压缩放可行，使功率优化。SMPS控制器通常是专用硬件（模拟/数字电路，微控制器（MCU），数字信号处理器（DSP）），因此添加到非常低的成本嵌入式应用程序昂贵。在这项工作中，我们展示了如何将SMPS控制软件集成到MCU运行应用软件中，这降低了系统成本，同时提高了开发人员的设计空间和灵活性。实时系统设计方法用于确保SMPS电压调节质量，同时保留原始嵌入式应用行为。我们的方法适用于广泛的软件任务调度程序，从简单的基于中断的前景/背景系统到复杂的抢占式实时内核（RTOS）。我们在定位记录嵌入式系统上展示了我们的方法，其中多个电压域控制在软件中，导致功率节省。
