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作者： Tawfeeq Ahmad

動態(tài)電壓和頻率調節(jié) (DVFS) 是一種復雜的電源管理技術，對于優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)的性能和能效至關重要。DVFS 可根據工作負載需求動態(tài)調整處理器的電壓和頻率，從而有效降低功耗和發(fā)熱。這在電池供電和熱受限的環(huán)境中尤其重要，因為在這些環(huán)境中，能效和熱管理是關鍵因素。

這項技術的工作原理是降低處理器的頻率，從而直接減少功耗和發(fā)熱。同時，通過調節(jié)電壓確保處理器在各種性能狀態(tài)下都能保持穩(wěn)定并可靠運行。這種動態(tài)調節(jié)有幾個主要優(yōu)勢：

能效：DVFS 可顯著降低功耗，從而延長便攜式設備的電池續(xù)航時間。這使其成為依賴有限電源的移動和物聯(lián)網 (IoT) 設備的重要功能。
熱管理 ：通過降低發(fā)熱，DVFS 有助于維持設備的可靠性和性能。有效的熱管理可防止過熱，而過熱會導致硬件故障或性能下降。
性能優(yōu)化 ：DVFS 通過在需要時提供必要的計算能力，同時在執(zhí)行要求不高的任務時節(jié)省能源，從而在性能和功耗之間取得平衡。這種平衡可確保設備高效運行，而不會影響電源效率。

在 [i.MX 8M Plus 系統(tǒng)級模塊] (SoM) 上實施 DVFS，突出了其重要性、運行機制以及利用此功能實現(xiàn)最佳性能和電源效率所需的步驟。通過了解和利用 DVFS，開發(fā)人員可以提高其嵌入式系統(tǒng)的能效和可靠性，使這些系統(tǒng)在各種應用中更穩(wěn)健、更強大。

i.MX 8M Plus 系統(tǒng)級模塊概述

i.MX 8M Plus 系統(tǒng)級模塊 (SoM)（圖 1）以 [NXP] i.MX 8M Plus 應用處理器為核心。該處理器采用強大的四核 [Arm] Cortex-A53 CPU，運行速度高達 1.6 GHz，并輔以專為實時處理任務而設計的 Arm Cortex-M7 內核。i.MX 8M Plus 有一個突出特點：該器件集成的神經處理單元 (NPU) 能夠提供每秒 2.3 萬億次運算 (TOPS)，顯著加快了機器學習推理任務的速度。

圖 1：iWave i.MX 8M Plus SoM。（圖片來源：iWave）

該 SoM 旨在通過提供廣泛的多媒體、連接和 AI 功能來滿足現(xiàn)代應用程序的多樣化需求。這些特性使其適用于從工業(yè)自動化和機器人到智能家居設備和消費類電子產品等應用。

主要特性和功能：

處理能力：
- 四核 Arm Cortex-A53 處理器，運行頻率高達 1.6 GHz
- Cortex-M7 內核，用于處理實時處理任務
AI 和機器學習：
集成的 NPU，提供 2.3 TOPS 算力，加速機器學習推理過程
連接選項：
無線：
支持 Wi-Fi6，實現(xiàn)高速無線連接
藍牙 5.0，可與外圍設備進行穩(wěn)定高效的無線通信
有線：
雙 CAN-FD（具有靈活數(shù)據速率的控制器區(qū)域網絡）接口，在工業(yè)和汽車應用中實現(xiàn)可靠的實時通信
以太網連接器，提供高速、確定性網絡解決方案
外設連接：
USB 3.0 和 USB 2.0 端口，連接各種外設，確保提供靈活多樣的連接選項
PCIe 3.0 插槽，用于高速數(shù)據傳輸和擴展選項
多媒體和顯示器：
雙 LVDS（低壓差分信號）接口，用于連接多臺顯示器~.~
HDMI 2.0a TX 輸出，用于高清視頻輸出，支持 4K 分辨率
多個 MIPI 接口：
2 個 MIPI CSI（攝像頭串行接口）端口，用于高級攝像頭解決方案，實現(xiàn)高質量圖像和視頻采集
1 個 MIPI DSI（顯示器串行接口）端口，用于高級顯示器解決方案，確保高性能視覺輸出

i.MX 8M Plus SoM 兼具強大的處理能力、廣泛的連接選項和先進的多媒體功能，使其成為開發(fā)人員在各個行業(yè)中實現(xiàn)復雜、高性能應用的多功能解決方案。無論是用于工業(yè)控制系統(tǒng)、智能家居設備還是先進的多媒體應用，i.MX 8M Plus SoM 都能提供滿足當今苛刻的技術要求所需的靈活性和性能。

如何利用 i.MX 8M Plus 降低 CPU 頻率

利用 i.MX 8M Plus 降低 CPU 頻率涉及修改設備樹源 (DTS) 文件中的操作點表 (opp-table)。DTS 文件定義了系統(tǒng)的硬件配置，包括可用的 CPU 操作點，這些操作點決定了可能的 CPU 頻率及相應的電壓水平。通過調整這些操作點，您可以控制 CPU 的最大和最小工作頻率（圖 2 和清單 1）。

圖 2：說明如何更改 CPU 工作頻率的流程圖。（圖片來源：iWave）

復制a53_opp_table:opp-table 
{ 
               compatible=“operating-points-v2”; 
                opp-shared; 
                opp-100000000 { 
                        opp-hz = /bits/ 64 < 100000000 >; 
                        opp-microvolt = < 850000 >; 
                        opp-supported-hw = < 0x8a0 >, < 0x7 >; 
                        clock-latency-ns = < 150000 >; 
                        opp-suspend; 
                }; 
                opp-200000000 { 
                        opp-hz = /bits/ 64 < 200000000 >; 
                        opp-microvolt = < 850000 >; 
                        opp-supported-hw = < 0x8a0 >, < 0x7 >; 
                        clock-latency-ns = < 150000 >; 
                        opp-suspend; 
                }; 
                opp-800000000 { 
                        opp-hz = /bits/ 64 < 800000000 >; 
                        opp-microvolt = < 850000 >; 
                        opp-supported-hw = < 0x8a0 >, < 0x7 >; 
                        clock-latency-ns = < 150000 >; 
                        opp-suspend; 
                }; 
                opp-1000000000 { 
                        opp-hz = /bits/ 64 < 1000000000 >;
                        opp-microvolt = < 850000 >; 
                        opp-supported-hw = < 0x8a0 >, < 0x7 >; 
                        clock-latency-ns = < 150000 >; 
                        opp-suspend; 
                };