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降低ARM Cortex-M CPU功耗的技巧分析

消耗积分:1 | 格式:rar | 大小:0.4 MB | 2017-10-15
  1理解Thumb-2
  首先,让我们从一个看起来并不明显的起点开始讨论节能技术—指令集。所有Cortex-M CPU都使用Thumb-2指令集,它融合了32位ARM指令集和16位Thumb指令集,并且为原始性能和整体代码大小提供了灵活的解决方案。在Cortex-M内核上一个典型的Thumb-2应用程序与完全采用ARM指令完成的相同功能应用程序相比,代码大小减小到25%之内,而执行效率达到90%(当针对运行时间进行优化后)。
  Thumb-2中包含了许多功能强大的指令,能够有效减少基础运算所需的时钟周期数。减少时钟周期数意味着现在你能够以更少的CPU功耗完成手头的工作。例如,假设要完成一个16位乘法运算(如图1所示)。在一个8位8051内核的MCU上执行这个运算将需要48个时钟周期,并占用48字节的Flash存储空间。使用一个16位内核的MCU(例如C166)执行相同的运算需要8个时钟周期,并占用8字节的Flash存储空间。相比之下,在使用Thumb-2指令集的Cortex-M3内核中完成相同运算仅仅需要1个时钟周期,并占用2字节的Flash存储空间。Cortex-M3内核能够通过使用更少时钟周期完成相同任务,节省了能耗;同时也能够通过占用极少的Flash存储空间,减少Flash存储器访问次数,实现最终能耗节省的目标(除此之外,更小的应用代码也使得系统可以选择更小的Flash存储器,进一步降低整体系统功耗)。
  降低ARM Cortex-M CPU功耗的技巧分析
  图1 时钟周期数对比
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  图2 ARM7和Cortex-M3的中断响应
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