整数5K吧?
点评:市场上不存在5K的阻值,最接近的是4.99K(精度1%),
其次是5.1K(精度5%),其成本分别比精度为20%的4.7K高4倍
和2倍。20%精度的电阻阻值只有1、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8
几个类别(含10的整数倍);类似地,20%精度的电容也只有以
上几种值,如果选了其它的值就必须使用更高的精度,成本就
翻了几倍,却不能带来任何好处。
现象二:面板上的指示灯选什么颜色呢?我觉得蓝色比较特
别,就选它吧?
点评:其它红绿黄橙等颜色的不管大小(5MM以下)封装如何,
都已成熟了几十年,价格一般都在5毛钱以下,而蓝色却是近三
四年才发明的东西,技术成熟度和供货稳定度都较差,价格却
要贵四五倍。目前蓝色指示灯只用在不能用其它颜色替代的场
合,如显示视频信号等
现象三:这点逻辑用74XX的门电路搭也行,但太土,还是用
CPLD吧,显得高档多了?
点评:74XX的门电路只几毛钱,而CPLD至少也得几十块,
(GAL/PAL虽然只几块钱,但公司不推荐使用)。成本提高了N
倍不说,还给生产、文档等工作增添数倍的工作。
现象四:我们的系统要求这么高,包括MEM、CPU、FPGA等所有
的芯片都要选最快的?
点评:在一个高速系统中并不是每一部分都工作在高速状态,
而器件速度每提高一个等级,价格差不多要翻倍,另外还给信
号完整性问题带来极大的负面影响。
现象五:这板子的PCB设计要求不高,就用细一点的线,自动布
吧?
点评:自动布线必然要占用更大的PCB面积,同时产生比手动布
线多好多倍的过孔,在批量很大的产品中,PCB厂家降价所考虑
的因素除了商务因素外,就是线宽和过孔数量,它们分别影响
到PCB的成品率和钻头的消耗数量,节约了供应商的成本,也就
给降价找到了理由。
现象六:程序只要稳定就可以了,代码长一点,效率低一点不
是关键?
点评:CPU的速度和存储器的空间都是用钱买来的,如果写代码
时多花几天时间提高一下程序效率,那么从降低CPU主频和减少
存储器容量所节约的成本绝对是划算的。CPLD/FPGA设计也类
似。
第二部分 低功耗设计常见错误电平
现象一:我们这系统是220V供电,就不用在乎功耗问题了?
点评:低功耗设计并不仅仅是为了省电,更多的好处在于降低
了电源模块及散热系统的成本、由于电流的减小也减少了电磁
辐射和热噪声的干扰。随着设备温度的降低,器件寿命则相应
延长(半导体器件的工作温度每提高10度,寿命则缩短一
半)。
现象二:这些总线信号都用电阻拉一下,感觉放心些?
点评:信号需要上下拉的原因很多,但也不是个个都要拉。上
下拉电阻拉一个单纯的输入信号,电流也就几十微安以下,但
拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级,现在的系统常常
是地址数据各32位,可能还有244/245隔离后的总线及其它信
号,都上拉的话,几瓦的功耗就耗在这些电阻上了(不要用几
毛钱一度电的观念来对待这几瓦的功耗)。
现象三:CPU和FPGA的这些不用的I/O口怎么处理呢?先让它空
着吧,以后再说?
点评:不用的I/O口如果悬空的话,受外界的一点点干扰就可能
成为反复振荡的输入信号了,而MOS器件的功耗基本取决于门电
路的翻转次数。如果把它上拉的话,每个引脚也会有微安级的
电流,所以最好的办法是设成输出(当然外面不能接其它有驱
动的信号)。
现象四:这款FPGA还剩这么多门用不完,可尽情发挥吧?
点评:FGPA的功耗与被使用的触发器数量及其翻转次数成正比,
所以同一型号的FPGA在不同电路不同时刻的功耗可能相差100
倍。尽量减少高速翻转的触发器数量是降低FPGA功耗的根本方
法。
现象五:这些小芯片的功耗都很低,不用考虑?
点评:对于内部不太复杂的芯片功耗是很难确定的,它主要由
引脚上的电流确定,一个ABT16244,没有负载的话耗电大概不
到1毫安,但它的指标是每个脚可驱动60毫安的负载(如匹配几
十欧姆的电阻),即满负荷的功耗最大可达60*16=960mA,当然
只是电源电流这么大,热量都落到负载身上了。
现象六:存储器有这么多控制信号,我这块板子只需要用OE和
WE信号就可以了,片选就接地吧,这样读操作时数据出来得快
多了?
点评:大部分存储器的功耗在片选有效时(不论OE和WE如何)
将比片选无效时大100倍以上,所以应尽可能使用CS来控制芯
片,并且在满足其它要求的情况下尽可能缩短片选脉冲的宽
度。
现象七:这些信号怎么都有过冲啊?只要匹配得好,就可消除
了?
点评:除了少数特定信号外(如100BASE-T、CML),都是有过
冲的,只要不是很大,并不一定都需要匹配,即使匹配也并非
要匹配得最好。象TTL的输出阻抗不到50欧姆,有的甚至20欧
姆,如果也用这么大的匹配电阻的话,那电流就非常大了,功
耗是无法接受的,另外信号幅度也将小得不能用,再说一般信
号在输出高电平和输出低电平时的输出阻抗并不相同,也没办
法做到完全匹配。所以对TTL、LVDS、422等信号的匹配只要做
到过冲可以接受即可。
现象八:降低功耗都是硬件人员的事,与软件没关系?
点评:硬件只是搭个舞台,唱戏的却是软件,总线上几乎每一
个芯片的访问、每一个信号的翻转差不多都由软件控制的,如
果软件能减少外存的访问次数(多使用寄存器变量、多使用内
部CACHE等)、及时响应中断(中断往往是低电平有效并带有上
拉电阻)及其它争对具体单板的特定措施都将对降低功耗作出
很大的贡献。
第三部分 系统效率的常见错误与电平
现象一:这主频100M的CPU只能处理70%,换200M主频的就没事了?
点评:系统的处理能力牵涉到多种多样的因素,在通信业务中其瓶
颈一般都在存储器上,CPU再快,外部访问快不起来也是徒劳。
现象二:CPU用大一点的CACHE,就应该快了?
点评:CACHE的增大,并不一定就导致系统性能的提高,在某些
情况下关闭CACHE反而比使用CACHE还快。原因是搬到CACHE中的
数据必须得到多次重复使用才会提高系统效率。所以在通信系
统中一般只打开指令CACHE,数据CACHE即使打开也只局限在部
分存储空间,如堆栈部分。同时也要求程序设计要兼顾CACHE的
容量及块大小,这涉及到关键代码循环体的长度及跳转范围,
如果一个循环刚好比CACHE大那么一点点,又在反复循环的话,
那就惨了。
现象三:这么多任务到底是用中断还是用查询呢?还是中断快
些吧?
点评:中断的实时性强,但不一定快。如果中断任务特别多的
话,这个没退出来,后面又接踵而至,一会儿系统就将崩溃
了。如果任务数量多但很频繁的话,CPU的很大精力都用在进出
中断的开销上,系统效率极为低下,如果改用查询方式反而可
极大提高效率,但查询有时不能满足实时性要求,所以最好的
办法是在中断中查询,即进一次中断就把积累的所有任务都处
理完再退出。
现象四:存储器接口的时序都是厂家默认的配置,不用修改
的?
点评:BSP对存储器接口设置的默认值都是按最保守的参数设置
的,在实际应用中应结合总线工作频率和等待周期等参数进行
合理调配。有时把频率降低反而可提高效率,如RAM的存取周期
是70ns,总线频率为40M时,设3个周期的存取时间,即75ns即
可;若总线频率为50M时,必须设为4个周期,实际存取时间却
放慢到了80ns。