功耗测量辅助微控制器的选择

　　当设计工程师为低功耗应用选择微控制器时，芯片厂商的数据手册所提供的帮助是有限的。手册不能提供业界标准的功耗评价方法，也不能说明像高速缓存(Cache)和集成浮点运算单元等功能部件是怎样影响能量消耗和性能的。

　　当工程师尝试比较包含了片上系统(System-on-chip)的处理器内核时，如何解释这些部件或单元带来的好处成了一个难题。供应商也用芯片的典型消耗电流数值来衡量他们的微控制器，但这种测量几乎不能说明应用运行不同程序的能量消耗。为了解决这个问题，嵌入式处理器基准协会(Embedded Processor Benchmark Consortium——EEMBC)提出了一种在特定载荷下测量能量消耗的方法。本文中我们将以ARM-9为内核的微控制器作为测试例子来说明这种测试方法的原理。

　　标准化的方法和前提

　　通常而言，EEMBC衡量的侧重点在处理器行为方面的性能指标，并开发了以反映嵌入式应用真实环境的测量基准。由于能够验证所有性能和功耗测量的重复性是相当重要的，测量方法也必须符合常规的标准。EnergyBench(能量基准)是由EEMBC开发的一种测量方法，用于提供一

　　种基准工具，它可以给出处理器在运行应用程序时所消耗的能量数据。

　　测量的可靠性

　　EnergyBench采用NI公司(National Instruments)的LabVIEW平台和数据采集卡。DAQ卡有多个差分测量通道用来测量电流和多个单端通道用于测量电压。EnergyBench使用这样的DAQ卡来对电压和电流进行采样，并利用一个触发通道来同步性能的基准测量。

　　EnergyBench有两个软件模块，一个用于测量数据(功率采样模块)，另一个用于分析采集到的数据(分析模块)。软件的图形界面用于显示电压和电流，并且有相应的控制按钮用于启动数据采集。

　　基准测量数据需要加载到微控制器中，并需要微控制器的两个GPIO用作和功率采样模块的握手信号。当基准测量数据加载完成后，其中的一个GPIO用于通知微控制器启动测试，另外一个通知功率采样模块。基准测量运行完多次迭代后，分析模块计算基准测量每次迭代所消耗的平均能量。基准测量分数是可以由制造商选择的评价参数，它与性能认证分数一起可以作为说明处理器能量效率的指标。