1.嵌入式CPU低功耗形式介绍
众所周知，低功耗已经是衡量一个嵌入式体系的重要目标。而作为嵌入式体系的中心，嵌入式CPU的功耗则对整个体系起着重要的效果。当时盛行的嵌入式体系CPU，根本都供给低功耗特性。一般来说，当嵌入式CPU都会有作业形式与低功耗形式，而低功耗形式又可进一步分为闲暇形式，休眠形式，睡觉形式等。进入低功耗形式后，CPU的功耗会下降许多。而外部中止发生时，能够将CPU唤醒。一个嵌入式体系运转起来后，当体系进入idle状况时，就能够让CPU进入低功耗形式，而当外部中止发生时，再唤醒CPU，从头回到作业形式。让CPU尽或许多的处于低功耗形式，能够大大下降体系的功耗。但是，即便体系处于idle而且没有其他作业要做，体系实时时钟的中止，也会不断的唤醒CPU，然后添加体系功耗。因而，能够考虑对体系实时时钟的中止进行修正，然后削减对体系功耗的影响。
2.体系实时时钟与功耗的联系剖析
在现在的嵌入式体系中，体系实时时钟一般是一个硬件循环计数器。当硬件计数器计到必定数值时会向CPU宣布中止。体系实时时钟是现代多使命嵌入式操作体系的重要组成部分，因而咱们需求先讨论一下嵌入式操作体系与体系实时时钟的联系。当今的嵌入式操作体系一般都支撑多使命，优先级和时刻片调度。
当嵌入式OS运转起来后，一般都有一个IDLE使命，它的优先级最低，而其他使命的优先级都应该比它高。在优先级调度机制中，只有当体系中其他高优先级使命都处于堵塞状况时，它才有时机运转。时刻片调度机制只对同优先级的使命有用。也便是说，不同优先级的使命之间是不会按时刻片调度轮转的，而是按优先级来调度的。因而当体系进入IDLE使命时，能够以为体系中没有作业要CPU来做，体系为idle状况。当时刻片调度机制敞开后，嵌入式OS就会依据时刻片来调度使命。
也便是当一个时刻片用完后，要运转调度器来决议下一个时刻片的归属。时刻片的根本单位是体系tick，而体系tick是以体系实时时钟为根底的。当体系实时时钟中止发生时，CPU会将体系tick加1。每逢体系tick添加n(一个时刻片)时，嵌入式OS将启用调度器进行时刻片调度。因而，当时刻片调度机制敞开后，就需求体系tick的实时更新和调度器的守时运转，也就需求实时时钟中止以很高的频率守时发生。假如封闭时刻片调度机制，则使命之间只需求依照优先级来调度，这样就不需求核算时刻片，也便是体系tick不必实时更新，实时时钟的中止不必以很高的频率发生，调度器也不必守时运转。这样就有或许考虑延伸实时时钟的中止距离。
一起调度器不需求进行时刻片调度，能够节约体系开支。但封闭时刻片调度后，体系就只有优先级调度。这就要求体系的一切使命要自动堵塞，而不要等待调度器把同优先级的其他使命调度出CPU而让自己运转。在现在盛行的嵌入式操作体系中，一般都供给了许多自动堵塞的机制，因而要做到这一点并不难。延伸实时时钟的中止距离，能够让CPU长时刻处于低功耗状况，直到有设备中止唤醒CPU。这样将大大减低体系在闲暇时的功耗。
延伸实时时钟中止距离后，需求考虑的问题有两个，一是体系tick，另一个是体系delay。体系tick是实时时钟和操作体系之间的接口，操作体系与时刻相关的模块和API，根本都是根据tick的。在一般体系中，实时时钟的中止是每个tick一次。因而tick是操作体系最小的计时单位。延伸实时时钟中止距离后，体系tick就会长时刻不添加，因而怎样确保体系tick的精确性，便是最根本的问题。处理了tick的精确性，就能够阻隔实时时钟对操作体系的影响。体系delay是操作体系一种重要的堵塞机制，它首要用于让一个使命自动让出CPU一段时刻。
一般体系delay是根据体系实时时钟的，体系delay的根本单位便是tick。当调用delay时，API函数会首先得到当时体系tick，然后加上需求delay的时刻，构成一个未来的delay时刻点，再将使命挂到体系的delay行列上。因而delay行列上的一切使命都对应一个自己的delay时刻点。当体系tick超越某个使命的delay时刻点时，该使命就应该醒来。这就需求实时时钟的中止来唤醒CPU，并运转调度器让delay的使命从头进入安排妥当行列。
假如实时时钟中止距离延伸，体系tick就会很长时刻不添加，就很难确保delay的精确性。一起delay时刻抵达后，也无法唤醒使命。要确保体系tick的精确性，就要求每次自动取得体系tick时，需求经过实时时钟硬件计数器的值核算出当时的体系tick。
一起，需求确保自动获取和实时时钟中止之间的同步。而关于体系delay，则需求修正硬件计数器的计数值，使其为体系delay行列上的最小delay时刻点的delay时刻。这样能够使用硬件计数器来精确操控delay的精确性，而且使用中止来及时调度使命。
3.在I.MX51上的处理方案：
ECOS是一款优异的轻量级嵌入式操作体系，它的内核细小，紧凑，支撑多使命，优先级和时刻片调度机制。飞思卡尔的多媒体芯片i.mx51根据ARM Cortex-A8核，具有很高的功用，一起支撑了ARM供给的低功耗功用。ARM供给低功耗形式，即睡觉形式。ARM履行指令WFI后，会进入睡觉状况。
在睡觉形式下，ARM的时钟被封闭，ARM只耗费极低的功耗来保护本身的状况，即启用SRPG(State retaining power gate)。当有中止发生时，ARM会被唤醒，康复时钟，从头开始履行。MX51供给了多个硬件计数器，本文选用其间的GPT作为实时时钟。GPT是一个循环计数器，能够设置最大为0xffffffff的计数值，每个时钟计数值减1，当计数值减到0时触发中止，时钟为32KHz。GPT的计数值能够在恣意时刻被ARM读取，读取是不影响计数的。
当IDLE使命运转时，IDLE就履行WFI指令，让ARM进入低功耗形式。假如有设备发生中止，ARM就会被唤醒，处理中止以及所需的使命调度，使命运转。根据前面的剖析，本文对ECOS的时刻片调度和实时时钟体系进行了修正。关于时刻片调度机制，在ECOS的配置文件中将其封闭。关于实时时钟，则延伸了它的中止距离。体系tick在两种情况下会被更新，一种是当调用ECOS API去读体系tick的时分，另一种便是GPT发生中止。当ECOS发动后，将GPT的计数值设为最大，这样GPT就需求很长时刻才会发生一次中止。在这期间，体系tick只会在ECOS API自动读取时才会更新。体系tick的更新是经过读取硬件计数器的计数值核算出来的。
