嵌入式系统中的低功耗设计

 

• 一、概述

       近年来电子产品行业发展速度很快，绿色环保、节能减排的理念也根植其中；更低的功耗、更长的续航，设计、开发人员在产品的开发过程中满足性能的情况下，也在尽可能的优化电子产品的功耗表现。

• 二、如何设计低功耗的电子产品

       电子产品的低功耗设计，需要系统性优化，从硬件设计到软件设计的共同优化，才能达到更好的效果，这已是行业共识。在硬件上的设计包括：使用超低功耗的外围器件和接口、使用低功耗功能支持的主控soc（内核、总线、片上外设有低功耗设计）、使用功耗和负载符合需求的电源管理ic等。在软件上的设计包括：低功耗优化的应用设计、低功耗优化的系统策略等。

• 三、硬件上的低功耗设计关注要点

       低功耗和负载能力符合需求的电源管理ic的使用，在低功耗电子产品中是很重要的。比如LDO、DC/DC这两种常见的类型，分别侧重的是低静态电流和高转化率指标，但最好都支持输出可关断（可以由CPU控制，配合整体的低功耗策略设计）。

        具有低功耗设计的主控SOC，这在低功耗电子产品的设计中不仅仅是一种硬件优化，更是影响对低功耗软件系统有极大的影响。曾今MSP430就是因为其低功耗、高性能的表现，深受行业欢迎；而今在近几年，stm32 L系列发展势头迅猛，当然整个行业不仅仅有stm32 L系列，有的面向更细分的行业的比如低功耗蓝牙主控等也有不少优秀的SOC。

        超低功耗的外围器件和接口，细分来说包括：存储器、模拟电路、数字电路、执行器、传感器等等，这些和电子产品的实际功能所依赖的硬件紧密相关。

• 四、软件上的低功耗设计关注要点

       低功耗优化的应用设计，需要关注的是采用优化的逻辑、算法，降低应用对整体系统的负载，包括序列优化的外设使用（保持非使用情况下释放对应外设的占用，乃至关闭）。

       低功耗优化的系统策略，目前来说更多的是选择具有低功耗优化的操作系统，用以支撑低功耗优化应用的设计。例如FreeRTOS的Tickless Idle，就是一种很好的系统策略支持。

• 五、小结

       嵌入式系统的低功耗设计是应当前电子产品的发展趋势而产生的需求，其具体的设计必须结合具体的产品进行具体设计，但是从系统来看，是可以抽象出部分系统特征的。