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进入21世纪以来,随着半导体技术的进步,智能移动终端设备的发展遇到了许多机遇和挑战。对于大多数智能移动终端设备来说,容量有限的电池仍然是唯一的能量来源,所以低功耗设计是智能移动终端系统设计的重要课题。通常情况下,显示子系统消耗的能量占整个系统功耗的50%以上。因此,降低显示子系统功耗,成为嵌入式低功耗设计的重中之重。论文的主要内容是在嵌入式智能移动终端平台中实现显示子系统低功耗算法。论文使用的智能移动终端以Marvell PXA310(Monahan-LV)为硬件平台,微软Windows CE6.0操作系统为软件平台。
本文在阐述液晶显示的相关原理和常见的显示子系统低功耗技术的基础上,构建了本论文使用的软硬件平台,分析并建立了显示子系统的控制和功耗模型。本文设计的算法直接针对液晶屏的光透过率,通过建立液晶屏的光透过率和象素值之间的关系,得出两者之间的非线性关系。在此模型基础之上,本论文设计并实现了标准亮度补偿算法、对比度增强算法、Gamma亮度补偿算法和刷新率控制算法。以及背光控制模块、直方图均衡化模块和显存更新模块。在对模型进行测试和分析的过程中,通过增加LRU读写缓存,降低直方图采样频率等技术对算法性能进行优化。通过图片浏览模式下各算法的功耗测试和主观评价,以及各个算法分别在视频播放、文件浏览和GPRS上网模式下功耗的比较,分析各个算法的特点和适用环境,并调整低功耗算法控制模块,对整个低功耗控制单元进一步优化。
经测试,在视频播放、文件浏览以及通过GPRS上网的地图浏览模式中,系统功耗降幅分别为17.8%、18.1%和13.9%。尽管低功耗算法造成了系统的计算能力下降了约14.3%,但是图像没有严重失真,并不影响系统主要功能的性能表现。