針對電池壽命設計嵌入式系統(tǒng)已成為許多團隊的重要設計考慮因素。優(yōu)化電池壽命的能力有助于降低現(xiàn)場維護成本，并確保客戶不必不斷更換電池或為電池充電，從而獲得良好的產(chǎn)品體驗。

團隊使用許多標準技術(shù)來幫助提高電池壽命。例如，將處理器置于低功耗模式、關(guān)閉未使用的外設等。然而，開發(fā)團隊經(jīng)常忽略一些標準技術(shù)。

在今天的帖子中，我們將探討幾種低功耗設計技術(shù)，們可以帶來很大的不同。

技巧1–放棄GCC，使用商業(yè)編譯器

作為軟件開發(fā)人員和團隊，我們越來越滿足于使用免費和開源工具。雖然GCC是一個很棒的工具，但它并不適合所有情況。其中一個例子是低功耗電池供電設備。

我最近做了一些性能測量，以比較GCC和IAR的EWARM編譯器之間的代碼執(zhí)行。使用相同的設置為相同的處理器編譯相同的代碼會使測試代碼的性能提高20–30%。手術(shù)的結(jié)果各不相同，但這些數(shù)字是驚人的。

這是什么意思？這意味著使用商業(yè)編譯器，你可以更快地執(zhí)行相同的代碼，這意味著你可以更快地返回睡眠模式。處于睡眠模式的時間越長，意味著電流消耗越少，電池續(xù)航時間越長的可能性越大！

使用商業(yè)編譯器可能是一些唾手可得的成果，不僅可以提高代碼性能，還可以節(jié)省電池壽命。

注意:結(jié)果將根據(jù)你手頭優(yōu)化代碼的能力而有所不同。但是當工具可以為你完成時，為什么要浪費那么多時間呢？

技巧2——使用無備忘錄模式來延長睡眠時間

低功耗模式的一個問題是，如果你使用RTOS，內(nèi)核時鐘會定期喚醒系統(tǒng)。將節(jié)拍設定為1毫秒并不罕見。如果你想讓你的設備在醒來前休眠整整一分鐘，會發(fā)生什么？在這一分鐘里，你會比你希望的多醒來6000次，浪費寶貴的電池壽命。

在許多RTOS中，一個直接的解決方案是使用無備忘錄模式。該模式背后的想法是，當系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)時，它會調(diào)整低功耗計時器，以使RTOS滴答不會每毫秒發(fā)生一次。相反，它可能在幾分鐘、幾小時甚至一天內(nèi)都不會發(fā)生！

正如你所想象的那樣，這使系統(tǒng)保持睡眠狀態(tài)，并防止它醒來并運行一堆不必要的CPU周期。結(jié)果是使用更少的電流，相當于更長的電池壽命。

注意:啟用無備忘錄模式的方法以及開發(fā)人員可能需要做的工作因RTOS而異。

技術(shù)3–利用內(nèi)部緩存

多年來，微控制器沒有緩存。它們是資源受限的設備，與功能更豐富的同類產(chǎn)品相比相對簡單。今天的情況并非如此。如果你看看ST、恩智浦和許多其他公司的微控制器器件，你會發(fā)現(xiàn)高性能器件都有一個內(nèi)部緩存。如果你設計的是低功耗，你可以利用高速緩存來降低能耗。

有幾種機制允許緩存幫助你降低電流消耗。大多數(shù)與高速緩存的主要功能有關(guān):提供對頻繁使用的數(shù)據(jù)或指令的更快訪問，從而減少CPU訪問較慢的主存儲器所花費的時間。

例如，你可以使用緩存來優(yōu)化內(nèi)存訪問模式。在具有可預測內(nèi)存訪問模式的應用中，高速緩存可以顯著優(yōu)化能源使用。通過有效地預取和緩存所需的數(shù)據(jù)和指令，微控制器最大限度地減少了對主存儲器的高能耗訪問。

與其他板載內(nèi)存相比，高速緩存可提供更低的延遲和更高的訪問速度。結(jié)果是花在內(nèi)存訪問上的時間更少，這使得CPU有更少的空閑周期。更快的訪問速度也意味著CPU可以更快地完成任務，從而減少總的活動CPU時間。所有這些都有助于降低處理器的整體能耗，從而延長電池壽命。

結(jié)論

當開發(fā)人員和團隊著眼于低功耗設計時，他們通常會直接跳到睡眠模式、時鐘門控和其他降低能耗的技術(shù)。雖然這些都是很棒的技巧，但是他們有時會忽略一些簡單的技巧，這些技巧也是唾手可得的。我們在這篇文章中看到了幾種方法，你可以用它們來幫助延長你的設備的電池壽命，或者降低你的設備的能耗。