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Neue Anforderungen aus dem "Consumer Umfeld" steigern die Komplexität von eingebetteten Systemen immer weiter, hinzu kommt ein überhitzter Bauteilemarkt.

In diesem White Paper stellen wir Ihnen drei Wege vor, die zu einer erfolgreichen und robusten Embedded-Plattform führen.

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17.01.2017 | Fachthema

Low Power Embedded

Verwendete Tags:
Embedded
Embedded System
Energie

Low Power Embedded

Anforderungen an Embedded Entwickler

Mobile Geräte und energieautarke Systeme stellen hohe Anforderungen an den Entwickler eines Embedded Systems den Energieverbrauch zu minimieren. Hohe Rechenleistung bedeutete traditionell hohe Verlustleistung. Denken Sie nur an hoch gezüchtete PCs, die aufwändig gekühlt werden müssen. Grafikkarten für High-End Spiele sind heute mit futuristisch gestalteten Lüftern ausgestattet. Bei einem Embedded System sind solche Installationen nicht vorstellbar. Stellen Sie sich nur Ihr Smartphone mit einem Kühlkörper vor. Oder eine Motorsteuerung, die mit der Kühlluft eine Menge Umgebungsschmutz über die Elektronik bläst. Viele moderne Embedded Systeme müssen lange Zeit mit kleinen Batterien betrieben werden können. Es sind daher Maßnahmen zu treffen um den Energieverbrauch in Griff zu bekommen. Moderne Prozessoren und Embedded Software bieten dafür verschiedene Methoden an.

Die Spannung und Betriebsfrequenz des Prozessors kann dynamisch, je nach Betriebserfordernis angepasst werden. Bei hoher Rechenleistung wird die Taktfrequenz auf Maximum hochgefahren. Im Sleep-Modus können manche Prozessoren ganz ohne Takt überleben. Moderne Chips bieten dafür fix und fertig vordefinierte Low-Power-Modi an. Bei hochintegrierten SOC’s (System-on-Chips) können außerdem Periphieriekomponenten je nach Bedarf zu- und abgeschaltet werden. Externe Signale wecken derart sich quasi im Winterschlaf befindliche Computer wieder auf. Nach getaner Arbeit wird das System wieder in den Niedrigenergiezustand versetzt. Es gibt heute Prozessoren, die im Ruhezustand nur wenige nA (Nano!) konsumieren.

Bei der Entwicklung sollte der Entwickler darauf achten, wie schnell sich ein Prozessor aus einem Schlafzustand aufwecken lässt. Hier gilt es Kompromisse einzugehen. Je niedriger der Energieverbrauch im Ruhezustand ist, desto länger dauert es typischerweise ein System aufzuwecken. Dies liegt u.a. an der verbauten Speichertechnologie.

Der Energieverbrauch eines Embedded Systems ist auch erheblich davon abhängig in welcher Halbleitertechnologie der Prozessor und andere Chips realisiert wurden. Auch hier gilt, dass langsame Technologie zumeist energiesparender ist. Die schönsten Halbleiter nützen aber nichts, wenn ihre Funktion nicht vollständig durch Software unterstützt wird. Es ist daher wichtig auch bei der Auswahl eines Embedded Betriebssystems darauf zu achten, ob die Energiesparoptionen Ihres Prozessors komfortabel angesteuert werden können. Auch bei Treibersoftware für Schnittstellen und Peripherie muss darauf geachtet werden, dass diese bei Bedarf mit reduziertem Energiebedarf betrieben oder komplett abgeschaltet werden kann.

 

 

Bild: © turan767 | Fotolia

 

 

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