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技术专题
最小(xiǎo)化嵌入式系统功耗的提示
最小(xiǎo)化嵌入式系统功耗的提示
最小(xiǎo)化嵌入式系统的系统功耗需要做更多(duō)的工作。甚至在开始绘制電(diàn)路之前，就需要实施正确的设计策略。而且，无论您的设备是基于太阳能(néng)的设备还是電(diàn)池供電(diàn)的设备，每一个细节都至关重要，这有(yǒu)助于最大程度地降低嵌入式系统的系统功耗。
计划设备的電(diàn)源预算
作為(wèi)硬件，自然对新(xīn)项目感到兴奋。但是，您不要急着寻求可(kě)用(yòng)的最强大的微控制器，而应该了解应用(yòng)程序的性质并发现对功耗的任何限制。即使您不是在设计太阳能(néng)電(diàn)池设备，但如果要与竞争对手保持同步，通常最好还是采用(yòng)节能(néng)设计。
為(wèi)了优化设备的功耗预算，首先要对设计的功耗设置合理(lǐ)的限制，然后从那里进行反向工作。选择具有(yǒu)节能(néng)功能(néng)或仅消耗较少功率的微控制器和其他(tā)组件。如果您选择了错误的组件，则可(kě)能(néng)会使在设计阶段难以实施节電(diàn)措施。
最小(xiǎo)化设计中的功耗
嵌入式系统设计需要硬件和固件工程师共同实施高效的节能(néng)功能(néng)。以下是一些技巧，可(kě)以以协作的方式将设计的总功耗降至最低：
1.使用(yòng)深度睡眠模式
在某些基于太阳能(néng)的室外应用(yòng)中，使用(yòng)功能(néng)强大的微控制器来满足给定规格是不可(kě)避免的。例如，户外車(chē)辆售票机需要在短时间内发行打印票或扫描支付卡，然后再将记录存储在其非易失性存储器中。
基于这些功能(néng)，高端32位微控制器成為(wèi)最佳选择。但是，当所有(yǒu)外围设备都打开时，这种功能(néng)强大的微控制器也会消耗更高的電(diàn)流。如果微控制器以全功率连续运行，则需要更大容量的電(diàn)池。
防止微控制器消耗最大功率的一种做法是在空闲时将其置于深度睡眠模式。在深度睡眠模式下，微控制器通常消耗的最大電(diàn)流的很(hěn)小(xiǎo)一部分(fēn)，通常為(wèi)纳安。然后，固件工程师可(kě)以根据需要使用(yòng)中断来唤醒微控制器。
2.使用(yòng)开关稳压器
有(yǒu)时，不必要的電(diàn)能(néng)浪费会以热量的形式发生。当您在设计中使用(yòng)線(xiàn)性稳压器时，这是正确的。对于太阳能(néng)设备，典型的電(diàn)源電(diàn)路要求将電(diàn)池電(diàn)压调低。自然，線(xiàn)性稳压器是最便宜的解决方案。
然而，線(xiàn)性稳压器效率不高，因為(wèi)它们会消散電(diàn)压之间的差异作為(wèi)热量。使用(yòng)電(diàn)池运行设备时，散热会导致从電(diàn)池汲取额外的電(diàn)流。在这种情况下，您可(kě)以选择使用(yòng)开关稳压器。
尽管开关稳压器和相关组件增加了整體(tǐ)单位成本，但与使用(yòng)線(xiàn)性稳压器相比，这是一种更有(yǒu)效的策略。较少的散热意味着電(diàn)池寿命更長(cháng)，这在设备必须在没有(yǒu)阳光的情况下运行的情况下很(hěn)有(yǒu)用(yòng)。在对功耗敏感的应用(yòng)中，节省的每毫瓦電(diàn)量会产生巨大的变化。
3.关闭未使用(yòng)的组件
使微控制器进入深度睡眠模式是降低总功耗的一项出色技术。但是，即使您的微控制器处于深度睡眠模式，逻辑集成電(diàn)路（IC）或通信IC之类的其他(tā)组件仍会消耗大量電(diàn)流。
值得庆幸的是，这个问题可(kě)以被最小(xiǎo)化。您可(kě)以使用(yòng)两个稳压器分(fēn)别為(wèi)微控制器和其他(tā)组件供電(diàn)，而不是在PCB上安装单个稳压器。这种方法允许微控制器在进入深度睡眠模式之前关闭其他(tā)组件的電(diàn)源。