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技術(shù)專題
最小化嵌入式系統(tǒng)功耗的提示
最小化嵌入式系統(tǒng)功耗的提示
最小化嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)功耗需要做更多的工作。甚至在開始繪制電路之前，就需要實(shí)施正確的設(shè)計(jì)策略。而且，無(wú)論您的設(shè)備是基于太陽(yáng)能的設(shè)備還是電池供電的設(shè)備，每一個(gè)細(xì)節(jié)都至關(guān)重要，這有助于最大程度地降低嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)功耗。
計(jì)劃設(shè)備的電源預(yù)算
作為硬件，自然對(duì)新項(xiàng)目感到興奮。但是，您不要急著尋求可用的最強(qiáng)大的微控制器，而應(yīng)該了解應(yīng)用程序的性質(zhì)并發(fā)現(xiàn)對(duì)功耗的任何限制。即使您不是在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池設(shè)備，但如果要與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手保持同步，通常最好還是采用節(jié)能設(shè)計(jì)。
為了優(yōu)化設(shè)備的功耗預(yù)算，首先要對(duì)設(shè)計(jì)的功耗設(shè)置合理的限制，然后從那里進(jìn)行反向工作。選擇具有節(jié)能功能或僅消耗較少功率的微控制器和其他組件。如果您選擇了錯(cuò)誤的組件，則可能會(huì)使在設(shè)計(jì)階段難以實(shí)施節(jié)電措施。
最小化設(shè)計(jì)中的功耗
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要硬件和固件工程師共同實(shí)施高效的節(jié)能功能。以下是一些技巧，可以以協(xié)作的方式將設(shè)計(jì)的總功耗降至最低：
1.使用深度睡眠模式
在某些基于太陽(yáng)能的室外應(yīng)用中，使用功能強(qiáng)大的微控制器來(lái)滿足給定規(guī)格是不可避免的。例如，戶外車輛售票機(jī)需要在短時(shí)間內(nèi)發(fā)行打印票或掃描支付卡，然后再將記錄存儲(chǔ)在其非易失性存儲(chǔ)器中。
基于這些功能，高端32位微控制器成為最佳選擇。但是，當(dāng)所有外圍設(shè)備都打開時(shí)，這種功能強(qiáng)大的微控制器也會(huì)消耗更高的電流。如果微控制器以全功率連續(xù)運(yùn)行，則需要更大容量的電池。
防止微控制器消耗最大功率的一種做法是在空閑時(shí)將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流的很小一部分，通常為納安。然后，固件工程師可以根據(jù)需要使用中斷來(lái)喚醒微控制器。
2.使用開關(guān)穩(wěn)壓器
有時(shí)，不必要的電能浪費(fèi)會(huì)以熱量的形式發(fā)生。當(dāng)您在設(shè)計(jì)中使用線性穩(wěn)壓器時(shí)，這是正確的。對(duì)于太陽(yáng)能設(shè)備，典型的電源電路要求將電池電壓調(diào)低。自然，線性穩(wěn)壓器是最便宜的解決方案。
然而，線性穩(wěn)壓器效率不高，因?yàn)樗鼈儠?huì)消散電壓之間的差異作為熱量。使用電池運(yùn)行設(shè)備時(shí)，散熱會(huì)導(dǎo)致從電池汲取額外的電流。在這種情況下，您可以選擇使用開關(guān)穩(wěn)壓器。
盡管開關(guān)穩(wěn)壓器和相關(guān)組件增加了整體單位成本，但與使用線性穩(wěn)壓器相比，這是一種更有效的策略。較少的散熱意味著電池壽命更長(zhǎng)，這在設(shè)備必須在沒有陽(yáng)光的情況下運(yùn)行的情況下很有用。在對(duì)功耗敏感的應(yīng)用中，節(jié)省的每毫瓦電量會(huì)產(chǎn)生巨大的變化。
3.關(guān)閉未使用的組件
使微控制器進(jìn)入深度睡眠模式是降低總功耗的一項(xiàng)出色技術(shù)。但是，即使您的微控制器處于深度睡眠模式，邏輯集成電路（IC）或通信IC之類的其他組件仍會(huì)消耗大量電流。
值得慶幸的是，這個(gè)問(wèn)題可以被最小化。您可以使用兩個(gè)穩(wěn)壓器分別為微控制器和其他組件供電，而不是在PCB上安裝單個(gè)穩(wěn)壓器。這種方法允許微控制器在進(jìn)入深度睡眠模式之前關(guān)閉其他組件的電源。