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基于Cortex-M4内核的AT91SAM4L32位处理器低功耗的研究

作　者: 陈涛
导　师: 郑灵翔; 伍庆伦
学　校: 厦门大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: Cortex-M 梦游模式 低功耗
分类号: TP332
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 4次
引　用: 0次
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内容摘要


在电子产品的设计和应用中,如何控制系统的功耗一直是一个重要的议题。而作为电子产品的核心,微控制器/单片机的功耗控制也一直是芯片原厂设计,以及软件开发的重中之重。近年来ARM公司设计的32位的Cortex-M内核被多家MCU原厂商采纳。相比与传统的8位16位单片机,Cortex-M内核有着处理器速度快、处理位数高、运算能力强、自带浮点运算、指令结构兼容性强、指令效率高、外设资源丰富的特点。并且在高性能的同时,同样保证了低功耗的应用。Atmel作为传统的低功耗单片机芯片厂,其自有的AVR内核本身就是高效低功耗的8位单片机。目前Atmel已经推出了基于Cortex-M的单片机,并且把Atmel8位AVR的核心低功耗技术PicoPower应用在Cortex-M内核的系列中。同时更依据Cortex-M外设资源丰富,以及总线带宽高的优点,针对性的设计出了基于外设事件管理、电压扫描、频率调整的梦游模式Sleepwalking技术,使得其在同类产品中有着更好的低功耗设计。本论文主要通过分析不同品牌Cortex-M内核；Atmel8位AVR和基于Cortex-M4内核的SAM4L的效率对比；SAM4L与SIM3L1XX的功耗模式对比；分析PicoPower技术；SAM4L的五种工作模式分析实验；通过对SAM4L的梦游模式配合AST异步定时器以及六种外设模块：电容触摸、ADC、DAC、DMA、定时器、模拟比较器的实验,试图通过CMOS设备的基本功耗原理,来分析选择单片机和解决系统低功耗的方案。试图分析在利用到高速高效率的32位Coretex单片机的同时,如何达到更低功耗的设计。同时希望为单片控制系统的低功耗应用做个参考。

全文目录


中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 课题研究意义  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-13
  1.4 论文主要内容与组织结构  13-14
第二章 Cortex-M简介以及PicoPower技术  14-29
  2.1 Cortex-M产品  14-17
  2.2 Atmel PicoPower技术  17-21
  2.3 Sim3L1XX与SAM4L功耗对比  21-26
  2.4 测试用软硬件环境  26-27
  2.5 小结  27-29
第三章 AT91SAM4L CPU的功耗组成  29-53
  3.1 SAM4L处理器核心Cortex-M4  29-31
  3.2 处理器模型  31-33
  3.3 SAM4L电源模块  33-39
  3.4 SAM4L处理器核功耗控制  39-44
    3.4.1 睡眠模式Sleep mode  39-40
    3.4.2 等待模式Wait Mode  40-41
    3.4.3 保持模式Retention Mode  41-42
    3.4.4 备用模式BACKUP Mode  42
    3.4.5 模式总结  42-44
  3.5 梦游模式SleepWalking  44-46
  3.6 实验  46-50
  3.7 小结  50-53
第四章 AT91SAM4L基于事件系统外围电路的分析  53-81
  4.1 AST异步定时器  53-55
  4.2 测试用简单状态机应用概述  55-62
    4.2.1 基本上电流程  55-57
    4.2.2 配置系统应用时钟  57
    4.2.3 配置电源分级模式1和快速唤醒和进入等待模式  57-58
    4.2.4 硬件和时序  58-59
    4.2.5 电容检测外设测试程序流程图  59-60
    4.2.6 电容检测外设上电流程  60-61
    4.2.7 SleepWalking~(TM)实现  61-62
  4.3 CATB模块  62-65
  4.4 A/D模块  65-68
  4.5 DMA模块  68-72
  4.6 DAC模块  72-74
  4.7 定时器/计数器模块  74-77
  4.8 模拟比较器模块  77-79
  4.9 小结  79-81
第五章 结论  81-84
参考文献  84-86
致谢  86

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 运算器和控制器（CPU）
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