如何练就低功耗工业主板?
21ic 2024-02-21

在工业设计中,功耗是不得不考虑的问题之一。功耗的大小,在一定程度上决定了器件性能的优异与否。往期文章中,小编对FPGA低功耗等知识有所阐述。为增进大家对功耗的了解,本文将基于两点介绍功耗:1.功耗的组成,2.超低功耗工业主板降低功耗的做法。如果你对功耗相关知识具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

一、功耗的组成

1 core power

功耗的组成包含RAM、ROM、时钟树(clock tree)和核心逻辑电路(Core logic)等四部分,下面依次来分析。

1)RAM

RAM功耗的计算是项复杂的任务,幸运的是,memory compiler可以为我们进行此项工作。关键点在存取每个端口的速率,这可以通过考虑存取pattern类型得到,或者通过仿真得到。建议在设计初期即生成不同参数(宽度,深度,速度,port数)的RAM/ROM的功耗数据,以利于设计探索。

2)时钟树

时钟树的功耗占到整个芯片功耗的40%~60%,因为它的高活动率(100%)和正负边沿均消耗电力。

其中,电容包含寄存器的电容,驱动单元的电容和连线电容三部分。

3)核心逻辑电路

定义核心逻辑电路功耗为除时钟树外的组合与时序单元消耗的电力。由两部分组成:

leakage current

capaciTIve loads

4)宏单元(macro cell)

多数芯片包含PLL等模拟macro,可以从库提供商的数据手册找到其功耗参数。设计者可以通过切分系统模式关闭不需工作的模块,以减小功耗。


2 IO power

IO功耗包含IO单元、外部负载、外部终端等。因为需要驱动板级的连线,IO的电容会是内部单元的数百倍量级,因此消耗较多的电力。有时候,IO的功耗可以占到整体功耗的很大比例,系统架构可能因之改变,如:重新定义系统的划分,以减少芯片-芯片的连接;选择不同的IO接口协议,以减少能量消耗。IO功耗通常由系统架构,接口带宽与协议要求决定。一旦库选定,设计者可以优化的空间很小,但是核心的功耗是设计者可以减小的,在后面的篇幅中,我们将以核心功耗的估算与优化作为主题。

在看过了功耗的几个组成之后,我们来看看在工业中,超低功耗工控主板是如何达到低功耗的。

二、 如何练就超低功耗工控主板

工业用电总量一直占据我国用电的大部分,超低功耗工控主板的推出将能大大减少工业用电,为我国节省工业用电量。那么超低功耗工控主板究竟是怎样降低功耗的呢?下面,联智通达将为大家一一揭晓。

第一,超低功耗工控主板具有低功耗设计,完全遵循COMExpress规范,兼容Type1、2、3、4、5接口;

第二,提供多达14个COM端口,专为多串口应用方案而设计;

第三,可搭配各种COMExpress模块,灵活组成不同性能、平台的嵌入式PC;

第四,采用单电源供电方式和宽温设计,适合要求更严格的应用场合;

第五,采用可抽取式SATA2高速接口设计,数据转移方便快捷;

第六,接口丰富:拥有多达14xCOM(DB9)、2xSATAII、6xUSB2.0、1xVGA、4xRJ45等。

超低功耗工控主板可以搭载其他的工控产品,可嵌入工控电脑、特种计算机、原装工控机、工控机、工业计算机、工业单板电脑、工业机箱、工业电脑、一体化工控机、单板电脑、车载计算机、嵌入式计算机、嵌入式电脑、工业PC、加固计算机、盒式电脑、无风扇工控机、工业平板电脑、便携工控机等产品。并可广泛应用于移动手持终端、数字标牌、汽车、数字控制、交互式客户端、媒体播放、广告、LCD大屏、交通控制、信息系统、金融设备等众多领域。 超低功耗工控主板的推出将使工控行业推出更多高科技,低能耗的应用方案,同时解决了工业控制电耗高的问题。

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