数字语音解码器的低功耗的设计策略[1]

  近年来，随着个人手持多媒体设备的快速增长，低功耗设计变得越来越重要，甚至成为决定产品是否成功的关键，如笔记本电脑、PDA、移动电话等时尚消费和商务类电子产品，对电池的供电时间要求越来越高，高功耗成为延长电池使用时间突出的制约因素。

  CMOS数字电路的功耗主要由3部分组成：跳变功耗、短路功耗和静态漏电功耗。其中占系统功耗比例大于90％的为跳变功耗，也称动态功耗。对于SoC而言，所有的设计方法都是围绕着动态功耗来进行。如何从各个层次、各个方面尽量减少动态功耗，将是语音解码设计中的重点内容。

  1 语音解码器的低功耗设计策略

  SoC低功耗的设计应该从顶层到底层各个阶段进行优化设计的工作，主要运用各级的低功耗策略，通常在系统级、算法级、结构级、电路级、布局布线以及制造工艺等层次上综合考虑。有研究表明，除了制造工艺外，高抽象层次（系统级、算法级、结构级）的设计因素对功耗的影响比其他层次要大的多。因此系统级、算法级、结构级的低功耗设计技术的研究非常重要。

  1.1 系统级的低功耗设计策略

  降低系统级的功耗实际上是减少动态功耗。主要方法是时钟采用power-down管理模式，在SoC处于空闲状态时，使SoC运作于休眠状态（只有部分设备处于工作之中）；在预设时间到来时，产生一个中断，由该中断唤醒其他设备；或采用门生时钟技术停掉未工作模块的时钟，从而降低系统功耗。

  另外，多时钟设计也是降低系统功耗的有效方法，即让运算量小的模块采用低频率时钟；而运算量大的模块使用高频率时钟。

  本设计综合使用了上述设计策略以降低系统功耗。使用一个系统主频，通过对时钟的精细控制，即时钟使能＆禁止以控制模块的工作状态；使用双向不交叠时钟技术，提高运算量大的模块的操作频率，同时消除了竞争与冒险的可能。双向不交叠时钟由系统时钟Cp分为2个不交叠的时钟，yCp和zCp。

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