嵌入式技術(shù)在電子通信節(jié)能中的應(yīng)用范文

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摘要：在以往采用的嵌入式電子通信節(jié)能控制系統(tǒng)當(dāng)中，通常其傳輸端并未采用芯片監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)，因此其所具備的節(jié)能性并不理想。因此就需要針對電子通信節(jié)能當(dāng)中，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究。通常該節(jié)能系統(tǒng)都是多個結(jié)構(gòu)組合而成，其中包含了應(yīng)用端、控制端、傳輸端及終端等多種結(jié)構(gòu)元素。由此來實(shí)現(xiàn)嵌入式數(shù)據(jù)通信功能，達(dá)成嵌入式電子通信的節(jié)能目標(biāo)。為此，本文針對電氣通信節(jié)能中嵌入式技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析，并分別從軟硬件的多個角度來闡述節(jié)能的可行性以供參考。

關(guān)鍵詞：電子通信；節(jié)能；嵌入式技術(shù)；應(yīng)用

嵌入式技術(shù)也即是一種將軟件、硬件相結(jié)合的獨(dú)立操作技術(shù)，嵌入式技術(shù)在當(dāng)前的生活與工作當(dāng)中運(yùn)用非常廣泛。如今電子通信技術(shù)迅猛發(fā)展，直接對電子通信設(shè)備所造成的能源消耗不斷攀升，主要是由于以往嵌入式系統(tǒng)深受電池體積限制，相應(yīng)的能源消耗是影響嵌入式系統(tǒng)的主要問題。因此對其節(jié)能性要求不斷提升，在此背景下節(jié)能控制系統(tǒng)隨之產(chǎn)生，電子通信節(jié)能成為往后主要發(fā)展趨勢。以下為此展開詳細(xì)論述：

一、用于電源調(diào)度管理

一般認(rèn)為單個或者多個任務(wù)處理單元的調(diào)度是有效降低和控制能耗的常用方式。尤其是輕量級嵌入式技術(shù)能夠?qū)⑽刺幱诠ぷ鳡顟B(tài)的設(shè)備關(guān)閉，進(jìn)而由此達(dá)成節(jié)能的目標(biāo)。當(dāng)前輕量級嵌入式技術(shù)早已提出了多種任務(wù)調(diào)度方式，并將有限能源及環(huán)境資源納入了其中。像動態(tài)電源管理也即是通過關(guān)閉未使用的設(shè)備來節(jié)省電力。通過相關(guān)研究可知，實(shí)施電源管理能夠有效的節(jié)省至少50%的電力。以往采用的相應(yīng)調(diào)度技術(shù)通常集中在實(shí)時系統(tǒng)及處理器當(dāng)中，此類算法的存在只能處理處理器，當(dāng)前還難以將其直接擴(kuò)展至其他多種設(shè)備當(dāng)中。有學(xué)者介紹使用電池作為能源的分布式實(shí)時嵌入電池感知狀態(tài)，該學(xué)者提出兩種電池感知靜態(tài)調(diào)度計劃：一是優(yōu)化放電功率配置文件，這樣能夠極大提升電池容量利用率。二是集中于分布式電壓處理單元系統(tǒng)。這兩種調(diào)度計劃能夠促使變電壓的空閑時間重新分配，這樣才能有效降低平均放電功率，相應(yīng)的放電功率曲線也將趨于緩和。

二、用于軟件電源優(yōu)化

在電子通信系統(tǒng)當(dāng)中，能源的消耗主要集中在相應(yīng)的交互活動當(dāng)中，而這種交互活動的開展，所產(chǎn)生的能源消耗將很大程度取決于此類系統(tǒng)所運(yùn)用的軟件消耗。有學(xué)者在操作當(dāng)中充分考慮了能源消耗問題，因此針對部分指令調(diào)度算法進(jìn)行了有效評估。其具體集中在軟件性能和能源消耗兩個層面來對比分析以能源為導(dǎo)向的指令調(diào)度技術(shù)。然后在此基礎(chǔ)上提出多種調(diào)度算法，通過調(diào)度技術(shù)試驗發(fā)現(xiàn)，同步考慮能源消耗及性能的調(diào)度技術(shù)具有一定可行性。通過技術(shù)手段不但能夠有效的降低能耗，同時也能夠與純性能為導(dǎo)向的調(diào)度相匹配。然而在低能源消耗指令方面也存在一定困難調(diào)整。通過仿真結(jié)果可知，以性能為導(dǎo)向的調(diào)度算法能夠降低至少30%的能源消耗。這就可采用便攜式多媒體播放器嵌入式系統(tǒng)，其也是一種較為典型的嵌入式技術(shù)應(yīng)用。通常因自身體積及便攜式的考慮，其本身的續(xù)航能力備受關(guān)注，因此對廠商提出了更高的要求。有學(xué)者提出采用工具流程SymSoft，其能夠優(yōu)化整合音頻解碼器算法，最終將由此降低指令數(shù)量及內(nèi)存訪問次數(shù)，從而有效控制其系統(tǒng)功耗。

三、用于降低電子通信功耗

電子通信設(shè)備內(nèi)芯片總線上的無線通信一般是芯片產(chǎn)生功耗的主要來源。采用總線編碼技術(shù)能夠有效控制能耗，大力增加數(shù)據(jù)延遲及吞吐量性能。有學(xué)者采用嵌入式處理器指令總線低功耗編碼器，通過編碼的優(yōu)化調(diào)整能夠最大限度的降低指令總線位過渡。主要因為能源消耗的產(chǎn)生不僅僅源于單獨(dú)總線的活動變換，同時還包含其中多個互為連接總線活動的切換。經(jīng)過大量研究證明，轉(zhuǎn)變總線位活動可促使總線能源消耗降至80%范圍，這就需要充分考量其中的總線效益，由此將能源消耗控制在70%的范圍。同時也有學(xué)者提出低功耗需求的路由協(xié)議移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，其提出修改發(fā)現(xiàn)路徑來找出其中的較高帶寬。與此同時，也有部分作者對比了最小功耗路由協(xié)議，也即是在所有路徑當(dāng)中選取最小功耗協(xié)議。其通過模擬實(shí)驗結(jié)果分析可知，采用LRR路由協(xié)議能夠促使路由請求數(shù)量持續(xù)降低，這就可以借助中繼模式來切實(shí)提升其路徑帶寬，最終實(shí)現(xiàn)整體功耗的降低。

四、用于降低安全功耗

電子通信中安全協(xié)議的內(nèi)容較為廣泛，其包含了復(fù)雜的計算與廣泛的交流，而由于多數(shù)應(yīng)用當(dāng)中數(shù)據(jù)傳輸較為復(fù)雜、敏感，且存在環(huán)境的不確定性，因此嵌入式應(yīng)用安全協(xié)議成為必然。然而，將以往傳統(tǒng)安全協(xié)議嵌入其中，因資源限制面臨一些困難。具體表現(xiàn)為存儲空間不足、缺乏有效的計算機(jī)單元及低帶寬的通信基礎(chǔ)設(shè)施，再加上電力資源方面的限制，就要求必須采用更多低能耗的安全協(xié)議。有學(xué)者提出集成在低功耗分布式無線網(wǎng)下的微聚合服務(wù)。因此這種微聚合服務(wù)允許用戶們采用更為簡便的查詢，幫助其能夠在低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中分布與執(zhí)行變得更為高效。

五、用于降低顯示功耗

在以往輕量級嵌入系統(tǒng)運(yùn)用當(dāng)中，與用戶間的互動性必不可少，這種互動一般也是借助屏幕來實(shí)現(xiàn)。因此，在顯示器背光源處產(chǎn)生了相當(dāng)一部分的能源消耗。這一問題的存在，受到多數(shù)研究人員的高度重視，目前有多數(shù)以減少功率為目標(biāo)的顯示技術(shù)被研發(fā)推出，其中就包含了低功耗圖形用戶界面及低功耗人際交互嵌入技術(shù)。目前所熟知的LCD液晶顯示器屬于手持嵌入式系統(tǒng)，該系統(tǒng)具體由其中的液晶面板、緩沖存儲器、逆變器及背光燈組合而成。因此，所產(chǎn)生的電能消耗通常都比較大，尤其在人際交互當(dāng)中顯得更為嚴(yán)重。主要是由于互動應(yīng)用程序一般由人為因素所致，由此致使其CPU及內(nèi)存系統(tǒng)產(chǎn)生延遲，而這整個過程都是由動態(tài)電源管理來實(shí)現(xiàn)。也有學(xué)者引入一套系統(tǒng)級的低功耗液晶顯示方案，作者由此開發(fā)可變頻刷新，借助動態(tài)色彩深度控制進(jìn)行補(bǔ)償，并以亮度及對比度來不斷增強(qiáng)背光亮度的明暗技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)低功耗目標(biāo)。近幾年，一些手持電腦及平板運(yùn)用廣泛，此類設(shè)備都可借助GUI來實(shí)現(xiàn)人工交互降低能耗。

六、結(jié)語

綜上所述，電子通信發(fā)展及設(shè)計范圍不斷擴(kuò)展，對于節(jié)能要求不斷提升，以往嵌入式技術(shù)運(yùn)用難以滿足要求。因此，就必須研究電子通信節(jié)能的嵌入式技術(shù)應(yīng)用。本文主要是通過軟、硬件技術(shù)相結(jié)合的相關(guān)研究，提出切實(shí)可行的節(jié)能方向，期望能夠?qū)鉀Q節(jié)能問題提供有效幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]宋定宇.嵌入式技術(shù)在電子通信節(jié)能中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2019,42(06):14-17+21.

作者：鄭莉 喬源 單位：楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院