嵌入式技术在电子通信节能中的运用浅析

嵌入式技术在电子通信节能中的运用浅析

李夏然

身份证号： 4401061976050918**

摘要：随着我国科学技术的不断发展，电子信息技术被运用于人们生活中的方方面面，尤其是电子通信产品为人们的工作生活提供了极大便捷，提高了人们的工作效率，日常生活也更为便捷。但是电子通信设备的耗电量较快，节能问题就成了人们较为关注的问题。为了能使电子通信设备的使用时间更为持久，电子通信设备技术人员必须要对节能控制系统的改进完善给予高度重视，而嵌入式技术就成了电子通信技术人员的首选。本文以嵌入式技术的概念作为切入点，简要分析了目前我国嵌入式电子通信设备节能控制系统的设计关键，并对嵌入式技术在电子通信设备中的应用以及使用了嵌入式技术后电子通信设备在节能中表现出的效果进行阐述，以供参考。

关键词：嵌入式技术；电子通信设备；节能

引言

二十世纪七十年代，微处理器的出现使微型机可以嵌入到一个对象体系中，从而实现对对象体系的智能化控制，这种就是最初的嵌入式控制系统。嵌入式技术作为一种以应用为中心、以计算机为基础的软硬件结合起来的技术，在人们生活中有着广泛的应用。尤其是伴随着微电子的飞速发展，使得嵌入式技术的内涵和外延都发生了极大变化，以微处理器为核心的嵌入式系统被广泛地应用于电子通信领域中，可以很好地解决人们对节能的要求。但在传统的嵌入式电子通信控制系统中，主要存在系统维护成本高、系统传输端未利用芯片对数据进行监控与分析、节能效果并不显著等诸多问题，因此，为进一步提高电子通信设备的节能效果，也为了能更好解决上述问题，文章提出了一种基于SN65LB芯片控制的嵌入式电子通信节能控制系统，对传统嵌入式电子通信控制系统进行优化与改进。

1嵌入式系统低功耗技术分析

嵌入式系统可以简单理解为是一种计算机系统，该系统完全嵌入在受控器件内部，且该系统经过特定的设计，应用于特定的场景。尽管该系统具备计算机的功能，却不是传统意义上的PC系统，其具备体积小、灵活性高等特点，应用领域极其广泛。通常，一个嵌入式系统由操作系统、微处理器、用户应用软件以及外围设备等部分组成，因此可以从硬件以及软件两个方面研究分析其降低功耗的技术。首先，物理材料是各种硬件设备的基础组成部分，如电池、材料、技术工艺等都是必不可少的。而随着节能课题的深入研究，对于制作材料的要求也在不断提高，越来越多的优质材料被应用到了硬件设备中，这就大大提高了硬件节能降耗的优势。电池在耗能中占很大比例，因此在电池的生产中，不仅要关注电池的续航能力与寿命，还要关注电池的耗能，对其进行低功耗设计。在设计大部分的电子通信设备时，都要重点关注设备的待机时间、续航能力以及省电能力，同时这也是用户所关注的重点。因此，应当不断创新技术工艺，研发更好的嵌入式系统，更新生产技术。例如通过嵌入式微处理器与主板的配合使用，通过关闭与嵌入式应用无关的主板功能从而达到降低功耗的目的；其次，软件部分主要由文件系统、操作系统、图形用户接口等部分组成，在实现硬件降低耗能的同时，也提出了软件低功耗的设计概念。例如，将算法进行优化，将可以省略的计算程序减掉，进而起到降低能耗的效果；最后，嵌入式软件在编写时一般都会采用高级的计算机语言，并且在这个过程中还要对编程以及算法进行不断地完善革新，以达到对操作系统进行优化的目的。简单概括来说，嵌入式系统低功耗是通过保持系统运行中使用到的部分维持正常的能耗，而对暂时处于闲置状态的部分要使其进入到节能状态。因此，嵌入式系统低功耗技术的实现需要设计人员与研发人员不断学习新的技术，对嵌入式系统进行具有创新性的革新。

2嵌入式技术在电子通信节能中的运用

2.1系统整体架构设计

图1为本文设计的嵌入式电子通信节能控制系统整体架构图，主要包括传输端、控制端、终端和应用端四个部分。其中，传输端的构成主体是芯片，是嵌入式电子通信节能控制系统的关键部分，其主要功能是负责对应用端数据和网关服务器根据传输控制协议接/发数据进行传输；控制端的构成主体是设备控制器，其功能是利用嵌入式系统实现对电子通信系统的节能控制；终端是由无线通信设备和网关服务器两个部分构成，其功能是对系统数据进行通信与分析；应用端是由线路监控、设备监控、环境监控和处理器四个部分组成，其功能是对电子通信设备的运行状态进行监控与分析。

图1嵌入式电子通信节能控制系统整体架构图

2.2电子通信节能低功耗方案设计

为了实现电子通信节能的低功耗要求，必须根据电子通信设备运行的具体情况实现节能操作。在嵌入式平台下，设定软硬件环境及电子通信设备的系统状态和实施策略。基于实际需求将电子通信设备的运行状态定义为On、Sleep、Deep_sleep、Off四种状态。当状态为On时，电子通信设备正常运行，设备的用户程序也全部在运行状态。当系统状态为Sleep时，设备处于关闭状态。当系统状态为Deep_sleep时，只有一些特定的硬件处于中断模式，其余设备全部处于关闭状态。当系统状态为Off时，此时的设备全部处于断电状态，功耗为零。如果电子通信设备在某段时间内比较空闲，不需要执行核心功能程序，则可以让相应的外围设备停止工作，嵌入式微处理的时钟信号不停止，此时进入Sleep状态。在Deep_sleep状态下，嵌入式微处理的时钟信号关闭，节能效果更好。当系统处于On状态时，需要不断监控嵌入式微处理的运行状态和通信系统的请求来判定是否让通信系统进入Sleep状态，Sleep状态的功耗水平较低，如果接收到通信请求则通信系统由Sleep状态唤醒到On状态。系统从状态On转换到Deep_sleep需要用户进行手动触发。系统处于Sleep状态时，如果Sleep状态保持超过一定的时间阈值则系统可以自动切换到Deep_sleep状态。从Deep_sleep唤醒到On状态，必须按照系统启动的流程从启动代码开始运行，并且系统在启动时，不要重复初始化硬件，否则将会延长系统的唤醒时间。

2.3用于降低显示功耗

用户在电子通信互动中，多数要利用屏幕进行，而显示器的背光源处会产生一部分的能源消耗。对于这一现象，有相关技术研发人员研发和优化了低功耗图形界面技术以及低功耗人际交互嵌入。LED电子显示屏的组成包含了多个小型LED模块化面板，通过对这些模块化面板的组合来实现各类信息的显示功能。随着科技的不断进步与发展，科研人员研究出了更多先进的电子通信设备，如手持电脑、iPad等科技产品走进了千家万户，被广泛使用。而类似于手持电脑以及iPad等一系列设备都可以通过CPU来降低能耗，加大人工交互。LCD液晶显示器也是一种常见的手持嵌入式系统，由缓冲处理器、背光本、逆变器以及液晶面板组成。程序互动的应用由电源的动态管理实现，然而一些人为因素会造成CPU和内存系统的延迟。一些专家提出了相应的方案，提出通过引进系统级的液晶显示来降低功耗，研发人员基于该方案研发变频刷新，通过深度控制动态色彩、亮度与对比度加大背光亮度的明暗技术来降低功耗，实现节能的目的。

结语

当前嵌入式技术的发展较为迅速，并且广泛应用，本文主要分析了嵌入式技术在电子通信节能中的应用，分析了嵌入式电子通信设备节能控制系统框架及应用的具体实例，相信随着嵌入式技术的发展将会不断提高电子通信设备节能效果。

参考文献

[1]黄笑笑．嵌入式多媒体通信中节能路由选择仿真研究［J］．计算机仿真，2017，34(3):173～176

[2]罗殊彦，朱怡安，王伟超．嵌入式系统节能能力度量模型研究［J］．西北工业大学学报，2016，34(3):536～543.