固網(wǎng)" title="固網(wǎng)">固網(wǎng)與移動(dòng)融合(FMC" title="FMC">FMC)勢(shì)在必行,即手機(jī)" title="手機(jī)">手機(jī)能夠在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與非授權(quán)無(wú)線系統(tǒng)(如Wi-Fi網(wǎng)或藍(lán)牙連接)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換,。首先,,消費(fèi)者通過(guò)使用VoIP或固網(wǎng)電話來(lái)降低通話成本的需求存在,。其次,實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一(triple-play)的運(yùn)營(yíng)商的數(shù)量在不斷增加,,對(duì)他們來(lái)說(shuō),,固網(wǎng)與移動(dòng)融合既是一個(gè)賣點(diǎn),也是利潤(rùn)的來(lái)源-無(wú)論采用何種呼叫方式,,他們都能賺錢,。服務(wù)提供商與設(shè)備制造商已經(jīng)開(kāi)始密切合作,致力于開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)完全融合的標(biāo)準(zhǔn),。
早期,,Wi-Fi手機(jī)的主要問(wèn)題在于Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)完全獨(dú)立。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商最初因無(wú)法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅,,結(jié)果導(dǎo)致了雙輸?shù)木置?。由于Wi-Fi無(wú)法無(wú)縫地整合到用戶體驗(yàn)中,用戶需要“激活”Wi-Fi網(wǎng)絡(luò),。同時(shí),,由于缺乏將Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)無(wú)縫整合的技術(shù),用戶需要同時(shí)開(kāi)啟GSM和Wi-Fi,,即在用戶使用Wi-Fi時(shí)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也需要繼續(xù)通過(guò)GSM提供服務(wù),,從而導(dǎo)致額外的功耗,Wi-Fi的用戶體驗(yàn)也不令人滿意,。
此后,,運(yùn)營(yíng)商與設(shè)備供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了通過(guò)Wi-Fi和IP提供移動(dòng)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和IMS服務(wù)的技術(shù),,增強(qiáng)了Wi-Fi對(duì)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的“友好”性,。如今的雙模手機(jī)可以不用開(kāi)啟GSM就使用Wi-Fi,所有語(yǔ)音與數(shù)據(jù)服務(wù)也可以通過(guò)IP提供,,而無(wú)需使用GSM網(wǎng)絡(luò),。這一技術(shù)最終導(dǎo)致了通用接入網(wǎng)(GAN)規(guī)范,即過(guò)去的非授權(quán)移動(dòng)接入(UMA)的發(fā)布,,這一規(guī)范現(xiàn)已成為3GPP的標(biāo)準(zhǔn)。
功耗是實(shí)現(xiàn)FMC的關(guān)鍵
盡管有消費(fèi)者需求的推動(dòng),,要將FMC推向大眾市場(chǎng)仍面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn),,該挑戰(zhàn)主要來(lái)自于電池技術(shù)。過(guò)去十年,,人們并未在研發(fā)具有比鋰離子電池更高量密度的電池方面取得重大進(jìn)展,。消費(fèi)者對(duì)超薄手機(jī)的需求引發(fā)電池尺寸的進(jìn)一步縮小,,同時(shí),目前手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的電池電量值實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上一代手機(jī),,一般為650mAh,,而不是1000mAh。那么,,如何在不影響待機(jī)與通話時(shí)間的前提下,,將手機(jī)功耗降低30%已經(jīng)成為芯片制造商面臨的重大挑戰(zhàn)。而FMC手機(jī)(一般稱為雙模手機(jī))必須同時(shí)支持兩種或三種無(wú)線裝置,,其功耗更大,。因此,第一部FMC手機(jī)的待機(jī)時(shí)間和通話時(shí)間指標(biāo)都不高也在意料之中,。UMA能夠顯著改進(jìn)雙模手機(jī)的電池性能,,改善消費(fèi)者的用戶體驗(yàn),并使移動(dòng)服務(wù)提供商獲利,,從而成為三贏方案,。
早期Wi-Fi手機(jī)面臨的第二個(gè)重大問(wèn)題是,無(wú)線(WLAN)模塊用于PC和其它交流電供電的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備時(shí),,功耗并不是被關(guān)注的問(wèn)題,,但當(dāng)將其用于手機(jī)時(shí),功耗問(wèn)題凸現(xiàn)出來(lái),。這意味著,,在某些情況下,這種手機(jī)的待機(jī)時(shí)間只有半天,,這也是很多分析師認(rèn)為FMC市場(chǎng)前途未卜的原因之一,。
可喜的是,最新的三星UMA雙模手機(jī)(基于恩智浦半導(dǎo)體的手機(jī)平臺(tái))改變了這一局面,,它有效地提升了待機(jī)和通話時(shí)間,,促使分析師們開(kāi)始重新考慮這個(gè)市場(chǎng)。“鑒于三星手機(jī)(基于恩智浦平臺(tái))在Wi-Fi模式下的待機(jī)時(shí)長(zhǎng),,業(yè)內(nèi)一些公司(包括我們)準(zhǔn)備重新考慮雙模Wi-Fi/蜂窩手機(jī),。”2007年7月SignalsResearchGroup,LLC公司CEOMichaelW.Thelander在其報(bào)告中指出,。
圖1:UMA 系統(tǒng) (來(lái)源:Kineto Wireless Inc.)
融合手機(jī)平臺(tái)的發(fā)展
UMA手機(jī)上市以來(lái),,關(guān)于其特性、功耗以及發(fā)展方面已經(jīng)有了一些初步體驗(yàn),。
第一代FMC手機(jī)
這些手機(jī)通常是在移動(dòng)平臺(tái)中集成一個(gè)WLAN子系統(tǒng),。兩個(gè)系統(tǒng)完全獨(dú)立存在,大多數(shù)時(shí)間內(nèi)都處于省電模式,尤其是在空閑模式下,。FMC系統(tǒng)中一次只有一個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)作(如UMA/GAN)的明顯好處是呼叫將被重新路由并交給當(dāng)前活動(dòng)的系統(tǒng),,從而可以關(guān)閉另外一個(gè)系統(tǒng)。如果FMC方案在WLAN上集成VoIP(通?;赟IP)并與蜂窩系統(tǒng)(GSM/UMTS)并行使用,,由MMI(人機(jī)接口)/用戶決定呼叫路由和接聽(tīng)方式,則不具備上述優(yōu)勢(shì),。
圖2:融合手機(jī)第一代平臺(tái)架構(gòu),。(來(lái)源:恩智浦半導(dǎo)體)
第二代融合手機(jī)
由于越來(lái)越多的用戶使用藍(lán)牙耳機(jī),第二代融合手機(jī)一般都集成了藍(lán)牙(BT)功能,。這類手機(jī)集成了三個(gè)射頻系統(tǒng),,并在它們之間進(jìn)行協(xié)調(diào):由于采用協(xié)同工作濾波器,GSM與BT以及GSM與WLAN可以一起工作,。BT/WLAN共用同一頻段,,彼此之間干擾嚴(yán)重,因此需要復(fù)雜的射頻接入?yún)f(xié)調(diào),,特別是BT和WLANIC之間進(jìn)行緊密協(xié)調(diào),。
圖3:融合手機(jī)第二代平臺(tái)(來(lái)源:恩智浦半導(dǎo)體)
除此以外,第三個(gè)系統(tǒng)(BT)在空閑(掃描)和通話(即在使用耳機(jī)模式)時(shí)也需要額外功耗,。因此BT子系統(tǒng)本身與所在的整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)都需要具備很好的能效,。
WLAN專用PMU,進(jìn)一步改善系統(tǒng)能耗,。采用專用于WLAN和/或BT平臺(tái)的PMU,,可以避免因LDO(線性穩(wěn)壓器)造成的損耗,從而達(dá)到進(jìn)一步改善能耗的目標(biāo),。
固網(wǎng)與移動(dòng)融合(FMC)勢(shì)在必行,,即手機(jī)能夠在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與非授權(quán)無(wú)線系統(tǒng)(如Wi-Fi網(wǎng)或藍(lán)牙連接)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換。首先,,消費(fèi)者通過(guò)使用VoIP或固網(wǎng)電話來(lái)降低通話成本的需求存在,。其次,實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一(triple-play)的運(yùn)營(yíng)商的數(shù)量在不斷增加,,對(duì)他們來(lái)說(shuō),,固網(wǎng)與移動(dòng)融合既是一個(gè)賣點(diǎn),也是利潤(rùn)的來(lái)源-無(wú)論采用何種呼叫方式,,他們都能賺錢,。服務(wù)提供商與設(shè)備制造商已經(jīng)開(kāi)始密切合作,致力于開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)完全融合的標(biāo)準(zhǔn),。
早期,,Wi-Fi手機(jī)的主要問(wèn)題在于Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)完全獨(dú)立,。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商最初因無(wú)法從中獲利而把Wi-Fi看成一種威脅,結(jié)果導(dǎo)致了雙輸?shù)木置?。由于Wi-Fi無(wú)法無(wú)縫地整合到用戶體驗(yàn)中,用戶需要“激活”Wi-Fi網(wǎng)絡(luò),。同時(shí),,由于缺乏將Wi-Fi與移動(dòng)網(wǎng)無(wú)縫整合的技術(shù),用戶需要同時(shí)開(kāi)啟GSM和Wi-Fi,,即在用戶使用Wi-Fi時(shí)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也需要繼續(xù)通過(guò)GSM提供服務(wù),,從而導(dǎo)致額外的功耗,Wi-Fi的用戶體驗(yàn)也不令人滿意,。
此后,,運(yùn)營(yíng)商與設(shè)備供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了通過(guò)Wi-Fi和IP提供移動(dòng)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和IMS服務(wù)的技術(shù),,增強(qiáng)了Wi-Fi對(duì)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的“友好”性,。如今的雙模手機(jī)可以不用開(kāi)啟GSM就使用Wi-Fi,所有語(yǔ)音與數(shù)據(jù)服務(wù)也可以通過(guò)IP提供,,而無(wú)需使用GSM網(wǎng)絡(luò),。這一技術(shù)最終導(dǎo)致了通用接入網(wǎng)(GAN)規(guī)范,即過(guò)去的非授權(quán)移動(dòng)接入(UMA)的發(fā)布,,這一規(guī)范現(xiàn)已成為3GPP的標(biāo)準(zhǔn),。
功耗是實(shí)現(xiàn)FMC的關(guān)鍵
盡管有消費(fèi)者需求的推動(dòng),要將FMC推向大眾市場(chǎng)仍面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn),,該挑戰(zhàn)主要來(lái)自于電池技術(shù),。過(guò)去十年,人們并未在研發(fā)具有比鋰離子電池更高量密度的電池方面取得重大進(jìn)展,。消費(fèi)者對(duì)超薄手機(jī)的需求引發(fā)電池尺寸的進(jìn)一步縮小,,同時(shí),目前手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的電池電量值實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上一代手機(jī),,一般為650mAh,,而不是1000mAh。那么,,如何在不影響待機(jī)與通話時(shí)間的前提下,,將手機(jī)功耗降低30%已經(jīng)成為芯片制造商面臨的重大挑戰(zhàn)。而FMC手機(jī)(一般稱為雙模手機(jī))必須同時(shí)支持兩種或三種無(wú)線裝置,,其功耗更大,。因此,第一部FMC手機(jī)的待機(jī)時(shí)間和通話時(shí)間指標(biāo)都不高也在意料之中,。UMA能夠顯著改進(jìn)雙模手機(jī)的電池性能,,改善消費(fèi)者的用戶體驗(yàn),并使移動(dòng)服務(wù)提供商獲利,從而成為三贏方案,。
早期Wi-Fi手機(jī)面臨的第二個(gè)重大問(wèn)題是,,無(wú)線(WLAN)模塊用于PC和其它交流電供電的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備時(shí),功耗并不是被關(guān)注的問(wèn)題,,但當(dāng)將其用于手機(jī)時(shí),,功耗問(wèn)題凸現(xiàn)出來(lái)。這意味著,,在某些情況下,,這種手機(jī)的待機(jī)時(shí)間只有半天,這也是很多分析師認(rèn)為FMC市場(chǎng)前途未卜的原因之一,。
可喜的是,,最新的三星UMA雙模手機(jī)(基于恩智浦半導(dǎo)體的手機(jī)平臺(tái))改變了這一局面,它有效地提升了待機(jī)和通話時(shí)間,,促使分析師們開(kāi)始重新考慮這個(gè)市場(chǎng),。“鑒于三星手機(jī)(基于恩智浦平臺(tái))在Wi-Fi模式下的待機(jī)時(shí)長(zhǎng),業(yè)內(nèi)一些公司(包括我們)準(zhǔn)備重新考慮雙模Wi-Fi/蜂窩手機(jī),。”2007年7月SignalsResearchGroup,,LLC公司CEOMichaelW.Thelander在其報(bào)告中指出。
圖1:UMA 系統(tǒng) (來(lái)源:Kineto Wireless Inc.)
融合手機(jī)平臺(tái)的發(fā)展
UMA手機(jī)上市以來(lái),,關(guān)于其特性,、功耗以及發(fā)展方面已經(jīng)有了一些初步體驗(yàn)。
第一代FMC手機(jī)
這些手機(jī)通常是在移動(dòng)平臺(tái)中集成一個(gè)WLAN子系統(tǒng),。兩個(gè)系統(tǒng)完全獨(dú)立存在,,大多數(shù)時(shí)間內(nèi)都處于省電模式,尤其是在空閑模式下,。FMC系統(tǒng)中一次只有一個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)作(如UMA/GAN)的明顯好處是呼叫將被重新路由并交給當(dāng)前活動(dòng)的系統(tǒng),,從而可以關(guān)閉另外一個(gè)系統(tǒng)。如果FMC方案在WLAN上集成VoIP(通?;赟IP)并與蜂窩系統(tǒng)(GSM/UMTS)并行使用,,由MMI(人機(jī)接口)/用戶決定呼叫路由和接聽(tīng)方式,則不具備上述優(yōu)勢(shì),。
圖2:融合手機(jī)第一代平臺(tái)架構(gòu),。(來(lái)源:恩智浦半導(dǎo)體)
第二代融合手機(jī)
由于越來(lái)越多的用戶使用藍(lán)牙耳機(jī),第二代融合手機(jī)一般都集成了藍(lán)牙(BT)功能,。這類手機(jī)集成了三個(gè)射頻系統(tǒng),,并在它們之間進(jìn)行協(xié)調(diào):由于采用協(xié)同工作濾波器,GSM與BT以及GSM與WLAN可以一起工作,。BT/WLAN共用同一頻段,,彼此之間干擾嚴(yán)重,,因此需要復(fù)雜的射頻接入?yún)f(xié)調(diào),特別是BT和WLANIC之間進(jìn)行緊密協(xié)調(diào),。
圖3:融合手機(jī)第二代平臺(tái)(來(lái)源:恩智浦半導(dǎo)體)
除此以外,,第三個(gè)系統(tǒng)(BT)在空閑(掃描)和通話(即在使用耳機(jī)模式)時(shí)也需要額外功耗。因此BT子系統(tǒng)本身與所在的整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)都需要具備很好的能效,。
WLAN專用PMU,,進(jìn)一步改善系統(tǒng)能耗。采用專用于WLAN和/或BT平臺(tái)的PMU,,可以避免因LDO(線性穩(wěn)壓器)造成的損耗,從而達(dá)到進(jìn)一步改善能耗的目標(biāo),。
功耗需求的變化
功耗需求在過(guò)去的兩年里發(fā)生了相當(dāng)大的變化,。用戶剛開(kāi)始還能接受一些解釋:手機(jī)內(nèi)置WLAN,這會(huì)損耗一些電量,,待機(jī)時(shí)間只有GSM的一半,。不久以后,要求WLAN待機(jī)時(shí)間達(dá)到數(shù)天則成為主要目標(biāo),。但這依然沒(méi)有滿足消費(fèi)者的期望:電池即便在支持相同的待機(jī)時(shí)間基礎(chǔ)上還要能夠通話一段時(shí)間(如3個(gè)小時(shí)),。此目標(biāo)運(yùn)營(yíng)商們保持了一段時(shí)間。
第一批消費(fèi)者的反饋表明融合手機(jī)必須具備與普通GSM手機(jī)相同的性能,。消費(fèi)者不希望因采用FMC技術(shù)而帶來(lái)任何明顯的差異,,因此,運(yùn)營(yíng)商不但不會(huì)宣傳,,甚至?xí)?duì)用戶進(jìn)行隱藏該項(xiàng)技術(shù),。“普通”GSM手機(jī)的另一個(gè)市場(chǎng)推動(dòng)力是Razr的成功,以及隨之不斷增長(zhǎng)的對(duì)超薄手機(jī)的需求?,F(xiàn)在,,相同功能和性能的GSM手機(jī)(也包括FMC手機(jī))一般都采用650mAh電池,而不是1000mAh,,因此所有手機(jī)元件(包括WLAN)需要節(jié)約30%的能耗,。圖5是功耗要求的典型演化圖,隨后將討論實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的解決方案,。
圖4:融合手機(jī)第三代平臺(tái),。(來(lái)源:恩智浦半導(dǎo)體公司)
關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)
整體設(shè)計(jì)
作為獨(dú)立的子系統(tǒng),WLAN子系統(tǒng)需要擁有自己的時(shí)鐘,、電壓控制,、省電模式管理,,以及必要時(shí)激活主機(jī)的能力,。必須避免在空閑時(shí)間內(nèi)兩個(gè)系統(tǒng)并行工作:如果可以使用首選系統(tǒng)(WLAN),,則另一個(gè)系統(tǒng)(GSM)需要進(jìn)入睡眠狀態(tài)。為了取得良好的關(guān)鍵性能和用戶體驗(yàn),,某些偏差也可以接受(例如,在通話期間),。使處理器之間的通信最小化,。WLAN只有在收到相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)才激活主機(jī)。RSSI(電平)測(cè)量應(yīng)在WLAN子系統(tǒng)內(nèi)局部進(jìn)行—只有測(cè)量值超出給定極限才激活主機(jī),。
圖5:UMA 手機(jī)功耗的演變過(guò)程,。
協(xié)議分層及例外
嵌入軟件通常按照OSI模型進(jìn)行分層:物理層在專門(mén)的硬件/DSP/CPU上運(yùn)行(尤其是BT、WLAN,、GSM,、UMTS);低功耗" title="低功耗">低功耗在硬件和軟件中都采用“內(nèi)置設(shè)計(jì)”(即通過(guò)時(shí)鐘/電壓等級(jí),、省電模式等),;較高層將在功耗更高的主CPU(或應(yīng)用CPU)上運(yùn)行;通常涉及到不同組織,、路線圖,、團(tuán)隊(duì)、軟件語(yǔ)言,、OS,、工具和限制等。
作為通用規(guī)則系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)按照時(shí)間域布置軟件層:GSM中,,每一幀的處理應(yīng)在DSP上完成而不是主CPU(以前情況并非如此,,通常項(xiàng)目預(yù)算也不允許完全重新設(shè)計(jì)),不過(guò)協(xié)議工作應(yīng)在主CPU上完成,。
以下例外情況如果可以實(shí)現(xiàn),,則將大大降低待機(jī)功耗:
GSM中:協(xié)議每0.5秒檢查用戶收到的信息是否為呼叫,這項(xiàng)工作可以轉(zhuǎn)交DSP,,使主CPU有更長(zhǎng)的睡眠時(shí)間,。
WLAN中:每0.1秒—0.5秒進(jìn)行一次RSSI和其它測(cè)量,但只有當(dāng)動(dòng)態(tài)下載極限超出上,、下值并將產(chǎn)生動(dòng)作時(shí),,才應(yīng)激活主處理器。
惰性范式
一般情況下,,所有算法設(shè)計(jì)時(shí)都考慮最差狀態(tài)下的最佳性能,。如果有足夠的可用電源,這種方法不會(huì)產(chǎn)生任何問(wèn)題,,但通常情況下這一要求會(huì)過(guò)高,,從而需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
?。?.5秒查看鄰近小區(qū)可以產(chǎn)生良好的切換性能,,而在空閑狀態(tài)下此動(dòng)作可以被簡(jiǎn)化,。
-使用外部電源工作時(shí)(充電器,、USB電纜),,可以選擇最高性能的算法,而使用電池時(shí)則減少此類操作,。
?。灰脩暨M(jìn)行操作(如按鍵)就應(yīng)激活高性能算法,但在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有任何操作,,則應(yīng)使用電池優(yōu)化算法,。
-軟件只應(yīng)做必需的事情(在限制功耗狀態(tài)下),,只在必要時(shí)刷新緩存,,而不是采用自動(dòng)定時(shí)刷新的方式。
?。謾C(jī)要考慮到環(huán)境的變化,如檢測(cè)“全天同一位置”與“不斷移動(dòng)”的情況,,以釋放網(wǎng)絡(luò)掃描等請(qǐng)求,。
-高級(jí)節(jié)能措施還需要考慮電池狀態(tài)的變化:如果電池電量下降,則移動(dòng)切換速度,、TX功率,、屏幕刷新等性能也需要進(jìn)一步降低。
?。到y(tǒng)范式需要全局接口以及應(yīng)用于整個(gè)系統(tǒng)的單一設(shè)計(jì),,如“使用電池”與“使用電源”狀態(tài)或活動(dòng)指示等。所有算法都需要這些信息,。
關(guān)鍵軟件設(shè)計(jì)
替換“Do…While”循環(huán)
嵌入軟件一般具有很多以并行邏輯運(yùn)行的RTK任務(wù),。多數(shù)情況下,軟件需要等待某個(gè)條件為真,,如“AP已關(guān)聯(lián)”,、“IP地址已分配”和“呼叫已建立”等。最初采用一種簡(jiǎn)單的方案(經(jīng)常用于“C”語(yǔ)言),,即在一個(gè)任務(wù)中使用“Do…while”命令,,并用循環(huán)輪詢來(lái)獲得較低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的結(jié)果(如IP協(xié)議棧)。
此時(shí),,CPU保持運(yùn)行直至條件成立,,這將導(dǎo)致高功耗。實(shí)際例子:等待顯示器完成刷新,。
較好的方案是啟動(dòng)RTK定時(shí)器,,然后進(jìn)入一段睡眠時(shí)間,,過(guò)后再次檢索條件。這種方法原理上仍是一種“輪詢”,,但減少了對(duì)功耗的影響,,并可以采用不同的睡眠間隔度,動(dòng)態(tài)地適應(yīng)不同的性能需求,。
更好的方案是采用RTK消息與中斷,,當(dāng)最終達(dá)到條件時(shí)激活主機(jī)。這樣能夠最大程度地降低功耗,,不過(guò)中斷是一種稀有資源,,而系統(tǒng)架構(gòu)必須在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮最高效功耗。不幸的是,,功耗問(wèn)題一般在產(chǎn)品生產(chǎn)后期才被發(fā)現(xiàn),,因此需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì),但很少有人會(huì)重新設(shè)計(jì),。
定時(shí)器管理是關(guān)鍵
嵌入軟件經(jīng)常需要從幾毫秒到數(shù)天的定時(shí)范圍,,特別是硬件處理、軟件輪詢,,或由標(biāo)準(zhǔn)給定(IP,、電信等)。定時(shí)器到時(shí)需要激活CPU并運(yùn)行RTK/OS程序,。退出省電模式后需要一段時(shí)間來(lái)達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定,,而返回省電模式也需要一些時(shí)間來(lái)準(zhǔn)備下一次的正確激活。CPU激活一般非??欤ㄔ谖⒚敕秶?,但主時(shí)鐘仍需運(yùn)行,這樣只節(jié)省了少量功耗,。全系統(tǒng)的睡眠(包括主時(shí)鐘)可能需要5至20毫秒的激活時(shí)間,,但只有這種方法才能提供最大的節(jié)能效果。
應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)定時(shí)器頻繁過(guò)期情況,。給定900毫秒的定時(shí)器可以通過(guò)900x1毫秒,、90x10毫秒、9x100毫秒的tick(時(shí)鐘計(jì)時(shí)單元)來(lái)實(shí)現(xiàn),,這樣做對(duì)功耗有著全然不同的影響,。操作系統(tǒng)應(yīng)使用最大tick長(zhǎng)度。這意味著為獲得最大節(jié)能效果,,必須盡可能放松對(duì)定時(shí)器精度的要求,,例如不采用900毫秒(此時(shí)操作系統(tǒng)tick的時(shí)間間隔為100毫秒),實(shí)際應(yīng)用中“1秒”可能已經(jīng)足夠,。手機(jī)擁有與實(shí)際空中接口物理層相關(guān)的系統(tǒng)tick,。使用這些tick而不是人工的毫秒/秒單位,,就可以減少激活的次數(shù)。GSM每幀4.615毫秒,,使用這個(gè)時(shí)長(zhǎng)為一個(gè)“tick”成為自然的選擇,。語(yǔ)音采用多個(gè)20毫秒做為時(shí)間間隔,需要不同的tick,。WLAN信標(biāo)基于100毫秒的自然tick間隔,。
功耗問(wèn)題將永遠(yuǎn)存在
手機(jī)行業(yè)屬于快速變化的行業(yè),每年都會(huì)在新款手機(jī)上增添很多新功能,,而用戶期望的使用時(shí)間卻與上一代手機(jī)一致,,甚至更長(zhǎng)。即使在更大屏幕尺寸,、更大畫(huà)面尺寸,、更多可存儲(chǔ)音樂(lè),以及更多的接入網(wǎng)方式(用戶甚至經(jīng)??床坏剑┑那闆r下,,用戶對(duì)電池使用時(shí)間的預(yù)期依然不變。鑒于提高電池容量的工作沒(méi)有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,,以及超薄手機(jī)流行的趨勢(shì),,現(xiàn)有功能的實(shí)際可用電量正在逐年大幅下滑。因此,,在新手機(jī)中維持原有的良好功能就需要每年都產(chǎn)生創(chuàng)新的想法,,要添加新功能無(wú)疑更是如此,。