ZHCAF45 March   2025 AWR2944 , IWR2944

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1定义、缩写、首字母缩略词
  5. 2简介
  6. 3器件架构概述
  7. 4AWR2944 器件中的主要功耗块
  8. 5基本的功耗优化策略
  9. 6适用于 AWR2944 器件的基于 SDK 的功耗优化方法
    1. 6.1 典型雷达测量周期
    2. 6.2 典型雷达测量周期内的功耗状态
    3. 6.3 毫米波演示中实现的功耗降低技术
  10. 7评估所需的设备:
  11. 8总结
  12. 9参考资料

毫米波演示中实现的功耗降低技术

要降低雷达器件的功耗,可以进行以下优化:

  1. 未使用模块时钟门控:该方法属于静态时钟门控技术。该器件包含数个外设和模块以及数个实例。根据应用的不同,其中部分外设、模块和实例可处于活动状态,而其他的则保持未使用状态。可对未使用外设进行时钟选通,以便节省电力。在 SDK 功耗测量示例 (mmwave_mcuplus_sdk\ti\demo\awr294x\power_measurement) 中,以下是已进行时钟选通的未使用外设:
    1. MSS:SPIA、I2C、MII100、MII10CSIRX、OBSCLKOUT、PMICCLKOUT、TRCCLKOUT
    2. DSS:RTIB、SCIA、CBUFF
    3. RSS:CSI2A
       功耗测量演示示例摘要图 6-3 功耗测量演示示例摘要
  2. 动态时钟门控:如下所示,可以通过两种方法来实现这种类型的时钟门控:
    1. 使用 WFI 指令进行时钟门控:处理内核的时钟门控可以通过调用 WFI 指令来完成。适用的内核是 MSS ARM Cortex R5F、HSM ARM Cortex M4F 和 DSS ARM Cortex C66X。支持基于 HW 的逻辑时钟门控,任何中断都会取消逻辑的选通并唤醒内核。
    2. 显式时钟门控:模块显式时钟门控可以使用控制处理内核来完成。

      例如,SDK 功耗测量示例 ((mmwave_mcuplus_sdk\ti\demo\awr294x\power_measurement)) 演示了硬件加速器的动态时钟门控。可借此根据正在执行的参数集对 4 个雷达加速器内核 IP(FFT 数据路径、CFAR、存储器压缩、局部最大值)进行选通。

      该示例还演示了帧处理后 HWA 的时钟门控。到达角帧处理完成后,将对 HWA 进行时钟选通。时钟会在帧起始 ISR 中取消选通。

       功耗测量演示示例摘要图 6-4 功耗测量演示示例摘要


  3. 动态频率调整:SDK 中的功耗测量示例 (mmwave_mcuplus_sdk\ti\demo\awr294x\power_measurement) 演示了 DSS 和 RSS/BSS 的动态频率调整。主要目标是在不需要较高频率的特定时间段内降低频率。
    1. DSS 动态频率调整:在雷达器件中,DSS 子系统主要用于计算。通常,一个测量周期的 DSP 计算会在下一个测量周期的计算开始之前完成。如果 DSP 在整个处理过程中以相同的频率运行,则 DSP 会产生更高的功耗。一种更好的优化方法是在间歇时间内调整频率。

      在间歇时间内,DSP 时钟速率可以从正常速率降至 XTAL 频率 (40MHz),使 DSP 时钟速率保持在活动状态并能响应中断,同时节省功耗。

      有两种方法可以降低频率:

      1. 修改时钟分频器值。
      2. 将时钟源切换至更低频率。

      例如,在 SDK 中的功耗测量示例中,DSP 时钟会在 DSS 加载时间结束后切换到 XTAL 时钟。


    2. BSS 动态频率调整:对于此类频率调整,TI 固件通过启用 BSS 降频功能 来支持动态频率调整。启用功能需要执行以下操作:
      1. 首先,需要完成 RSS 时钟和 FRC 时钟源的必要时钟配置。
      2. 保留 MSS RTIC 以供 BSS 使用,以维持在各个模式之间切换的节奏。
      3. 处理 FRC 和 WDT 功能安全方面的事宜。
      4. 这可通过在应用中对帧时序执行逻辑监控 来实现。
      5. 在取消停止 BSS 内核之前,启用该功能和必要的配置。

      例如,在 SDK 中的功耗测量 (mmwave_mcuplus_sdk\ti\demo\awr294x\power_measurement) 中,当内核空闲时,BSS 时钟源会切换到 XTAL (40MHz) 时钟。无法通过 CLI 配置该功能,因为该功能已在 SBL 中启用。请参阅 mcu_plus_sdk_awr294x_<ver>.c 中的 SOC_rcmPopulateBSSControl API,以启用或禁用 BSS 动态时钟功能。将 RSS_CR4_BOOT_INFO_REG5 的第 3 位设置为 1,以启用动态时钟。需要将该位设置为 0 才能禁用该功能。启用动态时钟功能时,BSS 将使用 MSS RTIC。

       功耗测量演示示例摘要图 6-5 功耗测量演示示例摘要


  4. 动态电源门控:SDK 中的功耗测量示例 (mmwave_mcuplus_sdk\ti\demo\awr294x\power_measurement) 演示了完成电源门控的不同方法。下面展示了部分示例。
    1. HWA 模块的动态电源门控:在器件中,有一个用于 HWA 模块的专用电源开关,可以选择关闭 HWA 电源。

      与之前介绍的动态降频相比,动态电源门控需要重新配置 HWA 并消耗更多的状态转换时间(多几微秒),但可以节省更多电力。

      例如,HWA 会在 AoA 帧处理完成后断电。因此,在下一个帧开始中断之前,HWA 需要上电并重新配置。在提供的示例中,该功能与 DSS Power Gate 配合使用。DSP 会唤醒 HWA,为其上电并进行重新配置。


    2. DSP 内核的动态电源门控:除了之前介绍的动态降频功能外,还可以使用专用于 DSP 内核的电源开关来关断 DSP 的电源。与之前介绍的动态降频相比,动态电源门控需要更复杂的实现,消耗更长的状态转换时间(多几微秒),但可以节省更多电力。
      注:

      断电时,L1 存储器的内容不会保留。因此,TI 建议使用 L1 存储器作为高速缓存,并在 DSP 断电之前对已修改缓存行进行写回。L2 存储器的内容会被保留。

      例如,SDK 中提供的功耗测量示例演示了 DSP 内核的电源门控。DSS 加载时间结束后,会对 DSP 进行电源选通。DSP 接收到来自 RTIB 计时器的中断后,MSS 就会为 DSS 上电。该计时器根据用户通过 CLI 提供的唤醒时间进行配置。请确保在下一个帧开始之前已为 DSP 上电。

      注: 当 DSS 上电时,DSS 会从复位向量开始执行。
      注: DSP 门控问题:
      1. 我们观察到,在 DSP 空闲周期较长 (>8ms) 的典型用例中,DSP 断电相比于动态频率调整更有优势。
      2. 节省的电力是保存/恢复例程的函数,因为这些例程会使 DSP 处于活动模式。
      3. TI 建议降低热关断情况下的整体器件功耗。

  5. 发送器和接收器:可在线性调频脉冲间空闲时间内启用动态节能选项来省电。这是通过关闭各种电路来实现的。例如 TX、RX、LO 分配块。如果线性调频脉冲间空闲时间足够,则可在线性调频脉冲之间关闭射频 (RF) 和模拟部分以节省电力。
  6. APLL 和 FMCW 合成器:APLL 为 RX ADC 和 FMCW 合成器提供时钟。FMCW 合成器可生成提供给 TX 和 RX 电路的线性调频脉冲波形。这些电路需要在帧中的线性调频脉冲和突发期间开启。在 AWR2944 中,可以在突发间和帧间时间内关闭 APLL 和 FMCW 合成器,以节省电力。
  7. RX ADC 低功耗模式:RX ADC 和 IFA 可采用两种模式运行,分别为常规模式和低功耗 ADC 模式,可根据用例进行配置。低功耗模式本身支持较低的采样率。如果用户的 RX 采样率要求较低(<7.5MHz IF 带宽),则可启用低功耗模式,通过降低运行时钟频率来节省电力。
  8. 射频监视器:这种方法可用于节省监控电力。器件的前端监视器使用 TX 和 RX,通过射频环回相互监控。在基于射频环回的 TX 监视器运行期间使用的 RX 集可与其他监控参数一起进行配置。对于 TX 间不匹配监控器和移相器监控器也是如此。与启用所有 RX 相比,仅启用一个 RX 就足以监视 TX,同时节省电力。