电源设计管理器使用说明

本文档描述了在 Kria™ K26 系统模块 (SOM) 基础上使用电源设计管理器的方式,详细介绍了如何使用电源设计管理器,建议您遵循这些步骤和最佳实践进行操作,这将有助于您以尽可能最快且最高效的方式实现期望的设计目标。如需更多相关内容,欢迎移步文末下载完整版查阅。

设计流程

PDM 支持两大主要设计流程:

01. 手动估算流程:

根据要实现的 K26 设计规划评估 Kria™ K26 SOM 的总功耗时,请使用此流程。

在手动估算流程中,PDM 的使用方式与围绕器件操作的传统Xilinx® Power Estimator (XPE) 工具的使用方式极为相似。启动新 PDM 工程时,新建工程向导会逐步指导您完成工程设置。

02. 导入流程:

您可使用此流程在创建新工程时将 Vivado® 功耗分析生成的文件导入 PDM。

电源设计管理器界面

创建新工程

以下是创建新工程后,PDM 中的汇总表视图。在左侧面板中,提供了器件的汇总信息 (Summary) 和其它块选项卡。“Summary”选项卡包含以下几个部分:

新工程PDM汇总表视图

器件 (Part):

此面板提供了器件选择和工艺设置的汇总信息,用于进行功耗估算。您可实时更改这些信息以查看对于总功耗的影响。

提示:要了解最坏情况下的功耗估算,请使用 maximum 工艺。此工艺仅适用于 MPSoC 器件,因为其它板载组件始终采用最坏情况估算。

功耗汇总 (Power Summary):

该只读表格显示了总功耗估算、结温 (Tj) 和裕度(基于环境表格)。

电压和电流要求 (Voltage & Current Requirements):

该表列出了载卡的所有电源轨要求。其中指定了电源要求和电压要求。

提示:典型功耗估算从此处开始,此处应显示 MPSoC 轨。SOM 有预连接的供电,因此 PDM 仅显示所需的输入。PDM 还有 DRC,用于确保估算的功耗不超出 K26 SOM 供电的电流限制。

环境 (Environment):

允许用户将结温强制设为固定值,或者为热处理解决方案指定最大环境温度和有效ThetaJA(从热仿真获取)。

建议:在从热仿真获取 ThetaJA 之前,必须使用最坏情况结温。

热负载:
该表列出了器件和其它外设(如 SOM 上提供的 DDR、功耗调节器和启动器件)上散失的功耗。热负载表中的值必须用作为第三方热仿真的输入。

估算部分 (Estimation Section):

在左侧面板上的估算部分下提供了器件资源,您可在此处向 PDM 提供有关其使用情况、使能和翻转率的输入。

创建时钟

启动手动估算流程时,建议为设计创建和生成所需的时钟。这样即可支持从其它资源选项卡中选中这些时钟。

在“Clock”选项卡上填充详细信息以创建时钟。选择该时钟属于外部时钟(来自 I/O 管脚)还是内部时钟(来自其它时钟),例如,处理子系统 (PS) 或 GT 恢复时钟。

时钟选项卡

该时钟的扇出字段将根据相应选项卡上的下列信息自动填充:寄存器数量、块 RAM、URAM 和连接到该时钟的其它资源。

电源/功耗提示:PDM 通过使用此方法输入时钟,即可更准确地估算时钟功耗,因为在“Resources”选项卡中每次使用时钟时,都会更新时钟扇出。

如果 MMCM 或 PLL 需要功耗估算,可在“Clock”选项卡的“Clock Managers”表中指定。

时钟管理器标题

在“Clock”表中,可选中用户输入的其中一个时钟作为参考时钟。还可以指定乘法 (M) 和除法 (D) 以及输出分频器。输入此信息时,“Clock”表的输出时钟会变为可用,并且在其它资源选项卡(例如,Logic、DSP、URAM、Block RAM 和 I/O 选项卡)上变为可选,以便估算这些块的功耗和时钟网络的功耗。

电源设计管理器资源选项卡

为设计输入所需的时钟后,必须估算其余资源。PDM 会在“Estimation”部分下的幻灯片视图中的某个选项卡上显示可用资源。

电源设计管理器资源

电源/功耗提示:为便于浏览,您可使用 “>” 图标展开每个选项卡,并通过在显示的列表中选中所需表格来直接跳转到所选表格。例如,单击自动选择 VCU 即可跳转至 PS & VCU 选项卡中以便显示 VCU 表格。

PS & VCU:

此类别用于显示含有 MPSoC 处理子系统 (PS) 的处理子系统,其中含有四核 Arm® Cortex-A53 和双核Arm Cortex®-R5F 以及一颗 Mali 400 MP GPU。在此选项卡上可配置视频编解码单元 (VCU) 和系统监控器。

时钟 (Clock):

如上所述,此选项允许您输入外部时钟和内部时钟以及将要使用的 PLL 和 MMCM。在此选项卡上生成的所有时钟都将在所有其它选项卡上显示为选中,以确保时钟扇出准确,从而保证功耗估算准确。

逻辑 (Logic):

该选项卡允许您输入逻辑资源使用情况和翻转率。可用 K26 SOM 资源和使用情况都显示在使用情况表中。

块 RAM 和 URAM (Block RAM and URAM):

允许输入块 RAM 和 URAM 使用情况。

DSP:

K26 SOM 最多有 1248 个 DSP slice 可供使用。在此处可输入使用情况以及时钟速率和期望的翻转率。

I/O:

I/O 选项卡中列出了来自处理子系统(DDR4、PSMIO 和 GTR)以及 PL(PL IO 和 GTH)的所有可用接口。“Power Summary & Utilization”表基于 Kria K26 SOM 和 2 x 240 管脚连接器来显示可用接口,以确保设计能保持在 K26 SOM 限制范围内。

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