In der heutigen technologiegetriebenen Welt ist die Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei eingebetteten Systemen und IoT-Geräten. Der RK3568 von Rockchip ist ein leistungsstarkes System-on-Chip (SoC), das speziell für Anwendungen entwickelt wurde, bei denen der Stromverbrauch minimiert werden muss.

Einführung

Moderne Prozessoren und SoCs müssen nicht nur leistungsstark, sondern auch energieeffizient sein. Dies ist besonders wichtig in Anwendungen wie IoT-Geräten, Embedded-Systemen und mobilen Geräten, wo der Stromverbrauch direkt die Batterielebensdauer und die Wärmeentwicklung beeinflusst. Der RK3568, ein Quad-Core-ARM-Cortex-A55-SoC von Rockchip, integriert eine Mali-G52-GPU und zahlreiche Peripheriegeräte. Seine fortschrittlichen Energieverwaltungsfunktionen machen ihn zu einer idealen Wahl für Entwickler, die nachhaltige und effiziente Lösungen suchen.

Technischer Überblick: Energieverwaltung beim RK3568

Der RK3568 bietet mehrere Mechanismen zur Optimierung des Energieverbrauchs, darunter automatisches Clock-Gating, Spannungsregelung und die Deaktivierung nicht benötigter Hardware-Komponenten. Diese Funktionen tragen dazu bei, den Stromverbrauch zu senken und die Betriebstemperatur des SoCs zu reduzieren, was die Lebensdauer und Stabilität des Systems verbessert.

Automatisches Clock-Gating

Automatisches Clock-Gating ist eine Technik, bei der ungenutzte Clocks (Taktgeber) automatisch deaktiviert werden, um Strom zu sparen. Dies ist besonders nützlich in Szenarien mit niedriger Auslastung, wie z. B. im Leerlauf oder bei geringer Prozessoraktivität.

Spannungsregelung

Die Spannungsregelung passt die Versorgungsspannung des SoCs dynamisch an die aktuelle Last an. Bei geringerer Last kann die Spannung gesenkt werden, was den Stromverbrauch weiter reduziert.

Deaktivierung von Peripheriegeräten

Nicht benötigte Hardware-Komponenten wie die eDP PHY (Embedded DisplayPort Physical Layer) können deaktiviert werden, um zusätzlichen Strom zu sparen. Dies ist besonders vorteilhaft in Systemen ohne Display-Anforderungen.

Codebeispiel: Aktivierung des automatischen Clock-Gatings

Ein praktisches Beispiel für die Energieverwaltung des RK3568 stammt aus einem Patch für den U-Boot-Bootloader, entwickelt von Peter Geis und Chris Morgan. Dieser Code aktiviert das automatische Clock-Gating und andere Energieverwaltungsfunktionen, um den Stromverbrauch zu senken und die Temperatur des SoCs um bis zu 7°C zu reduzieren.

Code-Auszug

#include <common.h>
#include <dm.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/arch-rockchip/hardware.h>

#define PMU_BASE_ADDR 0xfdd90000
#define PMU_NOC_AUTO_CON0 (0x70)
#define PMU_NOC_AUTO_CON1 (0x74)
#define EDP_PHY_GRF_BASE 0xfdcb0000
#define EDP_PHY_GRF_CON0 (EDP_PHY_GRF_BASE + 0x00)
#define EDP_PHY_GRF_CON10 (EDP_PHY_GRF_BASE + 0x28)
#define CPU_GRF_BASE 0xfdc30000
#define GRF_CORE_PVTPLL_CON0 (0x10)

void enable_auto_clock_gating(void)
{
    writel(0xffffffff, PMU_BASE_ADDR + PMU_NOC_AUTO_CON0);
    writel(0xffffffff, PMU_BASE_ADDR + PMU_NOC_AUTO_CON1);
    writel(0x00000000, EDP_PHY_GRF_CON0);
    writel(0x00000000, EDP_PHY_GRF_CON10);
    writel(0x00010001, CPU_GRF_BASE + GRF_CORE_PVTPLL_CON0);
}

int arch_cpu_init(void)
{
#ifdef CONFIG_SPL_BUILD
    enable_auto_clock_gating();
#endif
    return 0;
}

Erklärung des Codes

• Automatisches Clock-Gating: Die Funktion enable_auto_clock_gating aktiviert das Clock-Gating für das Network on Chip (NOC) durch Schreiben spezifischer Werte in die PMU-Register.

• eDP PHY Deaktivierung: Die eDP PHY wird deaktiviert, um Strom in Anwendungen ohne Display zu sparen.

• PVTPLL-Konfiguration: Optimiert die Prozessorleistung für eine bessere Energieeffizienz.

Wichtige Register für die Energieverwaltung

Die folgende Tabelle listet die Schlüsselregister auf, die für die Energieverwaltung des RK3568 verwendet werden:

Diese Register sind essenziell für Entwickler, die die Energieverwaltung anpassen möchten.

Praktische Anwendungen

Der RK3568 wird in Geräten wie dem Quartz64 Einplatinencomputer, industriellen Steuerungssystemen und IoT-Geräten eingesetzt. In einem IoT-Sensor könnte die Energieverwaltung beispielsweise die Batterielebensdauer auf Monate verlängern, was in abgelegenen Umgebungen entscheidend ist.

Temperaturreduktion

Die Aktivierung des automatischen Clock-Gatings kann die Betriebstemperatur um bis zu 7°C senken, was die Hardware-Langlebigkeit erhöht.

Energieverwaltungsfunktionen des RK3568

Die wichtigsten Energieverwaltungsfunktionen des RK3568 sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Der RK3568 ist eine hervorragende Wahl für energieeffiziente Systeme. Seine fortschrittlichen Funktionen wie automatisches Clock-Gating und Spannungsregelung ermöglichen es Entwicklern, Stromverbrauch und Temperatur effektiv zu managen. Weitere Details finden Sie in der offiziellen Rockchip-Dokumentation und Community-Diskussionen.