; c)在手机图形界面上提供一个调节背光灯亮度的界面，让用户在系统设置的led灯亮度基础上，进一步调节背关灯的亮度，这样，既增加了手机使用的灵活性，又进一步降低了手机的功耗。
2.6 无线modem部分的控制
如图1所示，智能手机的硬件体系结构采用双cpu架构，无线modem作为主cpu的一个外设，与主cpu芯片的其他外设相比，具有其特殊性，例如当智能手机处于睡眠模式时，可以直接关闭lcd、摄像机等外设的供电电源，而无线modem不行，必须要求无线modem具有继续等待来电、搜索网络等功能，而不能直接将其关闭。而对于本文硬件架构中的无线modem方案，其中也拥有一个系统，内部运行完整的gsm(全球移动通信系统)协议和独立的电源管理模块，主cpu可以通过UART口和无线modem进行电源管理协商。无线modem内部的电源管理由自己来控制，当无线modem处于空闲状态时，自己能完好地进入和退出待机模式。因此，在本文的硬件架构的设计上，当智能手机开机时，给无线modem加电、关机时，对modem进行断电。
2.7 软件优化
式中：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，设计中确定主cpu主频对于整个系统的功耗和性能是一个关键。本文在综合考虑系统性能和功耗的基础上，设置主cpu主频为204 mHz。
2.2 dpm
dpm(动态电源管理)是在系统运行期间通过对系统的时钟或电压的动态控制来达到节省功率的目的，这种动态控制与系统的运行状态密切相关，该工作往往通过软件来实现[3,4]。
2.2.1 定义不同的工作模式
在硬件架构中智能手机的工作模式与主cpu的工作模式密切相关。为了降低功耗，主cpu定义了4种工作模式：general cLOCk gating mode；idle mode：sleep mode；stop mode。在主cpu主频确定的情况下，智能手机中定义了对应的4种工作模式：正常工作模式(normal)；空闲模式(idle)；睡眠模式(sleep)；关机模式(off)。各种模式说明如下：
a)正常工作模式：主cpu工作模式为general clock gating mode；主cpu全速运行；时钟频率为204 mhz。智能手机在这种状态下功耗最大，根据不同的运行状态，如播放MP3、打电话、实际测量，这种模式下智能手机工作电流为200 ma左右。
b)空闲模式：主cpu工作模式为idle mode，主cpu主时钟停止；时钟频 率为204 mHz。在空闲状态下，键盘背关灯和LCD背光灯关闭，lcd上有待机画面，特定的事件可以使 智能手机 空闲模式进入正常工作模式，如点击触摸屏、定时唤醒、按键、来电等。
c)睡眼模式：主cpu工作模式为sleep mode，除了主cpu内部的唤醒逻辑打开外，其余全关闭；主cpu时钟为使用36.768 khz的慢时钟。除了modem以外，外设全部关闭，定义短时按开机键，使智能手机从睡眠模式下唤醒进入正常工作状态。
d)关机模式：主cpu工作模式为stop mode，除了主cpu泄漏电流外，不消耗功率；主cpu关闭。智能手机必须重新开机之后，才能进正常工作模式，实际测量，手机在这种模式下电流为100μa。
从以上看出，智能手机在正常工作模式下的功率比空闲模式、睡眠模式下大得多。因此，当用户没有对手机进行操作时，通过软件设置，使手机尽快进入空闲模式或睡眠模 式；当用户对手机进行操作时，通过相应的中断唤醒主cpu，使手机恢复正常工作模式，处理完响应的事件后迅速进入空闲模式或睡眠模式。
2.2.2 关闭空闲的外设控制器和外设
在硬件系统的架构中，可以看到，主cpu通过相应的接口，外接了很多外部设备，例如lcd、摄像机、irda(红外适配器)、蓝牙、音频 编解码 器、功率放大器等设备。当智能手机处于正常工作模式时，对处于空闲状态的外设，可以通过主cpu的gpio口，控制给外设供电的ldo或者dc／dc电源芯片，通过关闭外设的供电电源芯片，以达到关闭外设的目的。特别是对于大功耗的外设，必须对其进行可靠的关闭。对于一些正在工作的外设，如音频编解码器，通过设置内部的寄存器，关闭芯片内部不使用的通道、功率放大器、d／a转换器等，以降低这些器件工作时的功耗。
对于主cpu的各种接口控制器，一般不会全部用到，即使智能手机处于正常工作模式下，在不同运行状态，各种接口控制器的使用状况也是不同的；接口控制器没有处于工作状态，如不将其关闭，仍会消耗电流。对于主cpu来说，各外设接口控制器的电流消耗[2]如下：nand flash为2.9 ma；lcd为5.8 ma；usb host为0.4 ma；usb驱动器为2.9 ma；定时器为0.5 ma；SDI为1.9 ma；UART为3.6 ma；rtc为0.4 ma；a／d转换器为0.4 ma；iIC为0.6 ma；iis为0.5 ma；spi为0.5 ma。
在图1所示的智能手机硬件架构中，spi接口、usb host接口没有使用，因此可以通过设置spcono和hCControl寄存器永远地关闭spi和usb host接口，这样可以节省0.9(0.5+0.4)ma的电流。当智能手机处于正常工作状态下，可以对空闲的接口控制器进行关闭，以进一步降低智能手机的功耗，还可以防止总线上倒灌电流的影响。
2.3 接口驱动电路的低功耗设计
当选择智能手机外围芯片如sdram、lcd、摄像机、音频编解码器等器件时，除了要考虑其性能外，还必须考虑其正常工作时的功耗。在设计接口电路时，必须考虑以下几个因素：
2.3.1 上拉电阻／下拉电阻的选取
软件优化是一个很重要的工作，可以大大提高软件运行时的效率和降低软件运行时的功耗。例如指令的重排，在不影响指令执行结果的情况下，可以消除由于装载延迟、分支延迟、跳转延迟等引起的指令流水线的失效[5]。如表1所示的arm汇编，把指令转变成二进制编码后，不同之处就是各个寄存器操作数的二进制编码不同。
根据表1，从电气性能上来看，通过减小连续指令之间的汉明(hamming)距离，原代码比优化后代码的比特位变化多6次，而两组代码实现同样的功能，因此，优化后的指令执行时的功耗小于原先指 令。因此，系统软件完成后，在保证软件功能一致的情况下，通过对代码进行优化，可以减小软件在执行时的功耗。
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3 试验结果和讨论
在 智能手机 的设计中，通过不断进行硬件优化和在软件上实现电源的动态管理，测量智能手机在空闲模式和睡眠模式下的 功率损耗 ，结果如表2所示。
从表2可以看出，经过优化设计，智能手机在空闲模式下，电流值减小了10.2 ma，在睡眠模式下，电流值减少了1.5 ma。对于无线modem，由于自身含有独立的电源管理模块，基本上在3 ma左右，变化不大。相比未经优化设计，智能手机经过优化设计后，在睡眠模式下和空闲模式下，功率损耗有了显著的降低，在相同的电池容量下，大大提高了智能手机的待机时间和使用时间。因此，通过上述方法，可以有效地降低智能手机的功耗。
随着手机技术的发展，
特别在智能手机设计中，低功耗设计会成为一个越来越迫切的问题。随着一些新技术的出现并应用于智能手机的设计中，例如先进的电源管理芯片、先进的处理器，给设计者提供了更大的灵活性，可以大大降低智能手机功耗。但是，作为设计者，在进行系统设计和软件编程时，必须时时考虑如何降低系统的功耗，只有这样，设计出的系统才能拥有一个良好的性能，得到用户的青睐。
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