在咱们的日子中，充满着数量不断增加的微型电池供电设备及体系。这些嵌入式体系有必要长期运用相同的电源供电，才干下降重复呈现的保护本钱或防止终究用户频频替换电源。
本文将介绍规划低功耗体系的各种考量及其利害权衡。及早规划可以在优化体系完结低功耗的一起，削减对返工和/或代码从头编写的需求。这些考量包含：
1. 运用层面的低功耗规划;
2. 了解功耗与功能之间的利害权衡;
3. 运用可优化功耗的软硬件技巧。
嵌入式运用中的功耗要素
任何给定体系中的功耗都可分为两大类：
i. 静态功耗：静态功耗指器材在未运转代码、等候特定事情触发体系唤醒至作业形式时所耗费的电源。静态功耗的首要来历包含体系中流过的漏电流、模仿误差、不能封闭的模块以及运转RTC、看门狗定时器和中止控制器等独立代码的模块。该电流与器材的作业电压成正比。作业电压越高，漏电流就越大;
ii. 动态功耗：体系处于作业状况，CPU履行程序代码时所耗费的电源称为动态功耗。体系的动态电流取决于作业频率、电压以及有关总线与电路规划的寄生电容。计算方法为：
P = V2 * f * C
V为电压、f为作业频率、C为输出端的寄生电容
静态与动态功耗的图形表达：
关于任何给定的晶体管，其静态功耗在给定电源电压下基本上是稳定的。静态功耗源于漏电流(CMOS电路)或偏置电流(作业模仿电路)，首要取决于体系类型。
晶体管中的动态功耗发生在电压转化过程中。在这些转化过程中，CMOS对会进入某个状况，在该状况下CMOS对的器材均部分敞开，充任电阻器，然后可构成一种分压器电路。这种虚拟分压器电路耗费的电源要比所界说逻辑电平下的漏电流高许多。这便是为什么动态功耗与电路中的开关频率成正比的原因地点。因而在界说低功耗嵌入式体系时，它是最底子的注意事项之一，即要尽量削减体系的开关事情。
1. 硬件考量：
a. 电池类型：
在嵌入式运用中首要有以下类型的电池：
i. )规范碱性电池
iii. )可充电电池: 可充电碱性电池，锂离子电池
iii. )钮扣电池
关于各种广泛低功耗嵌入式运用而言，为体系充电不是合理的运用事例模型。这儿无需为这些运用运用可充电电池。咱们来比较一下别的两种在低功耗运用中有用的电池以及在为规划挑选电池时需考虑的要素。
规范碱性电池：规范AA电池的典型容量大约为1500mAh，不仅可轻松供给数百mA的峰值电流，并且还可以以50mA的稳定速率放尽电流。
碱性电池能为运用供给高峰值电流，因而体系可以在并排运用其悉数专用外设(定时器与通讯模块等)的一起，在其最高时钟频率下运转，然后可在赶快完结各项使命后，快速进入低功耗作业形式。
钮扣电池：钮扣电池具有极高的内部电阻，因而不能接受高峰值电流。在运用超越20mA的峰值电流时，即使持续时刻很短，其有用电压也会大幅下降。因而关于运用钮扣电池供电的规划而言，强烈建议规划运用能在2V或以下电压下作业的组件。微控制器的掉电电压应低至能防止在钮扣电池供给高峰值电流时体系呈现意外复位的水平。
此外，咱们还需求采纳预防措施来下降体系所需的峰值电流。下降峰值电流的途径包含：
● 下降CPU时钟频率
● 经过随时分配负载，防止一次性启用一切内部模块
● 在外部组件及内部模块未运用时，削减对它们的供电
b. 设置正确的微控制器：
要让低功耗运用中的静态功耗和动态功耗坚持最低，最重要的是挑选具有所需外设集的微控制器，其可在所需电源形式下作业。根据需求，体系规划人员可挑选适宜的微控制器，该微控制器支撑低功耗形式下其运用所需的外设集。
以需求LCD较长时刻作业的运用为例。经过挑选可在低功耗形式下运转该LCD的微控制器，开发人员可最大极限下降功耗。这类微控制器的典型实例便是赛普拉斯的PSoC 4，其可让LCD显示器以仅3uA的流耗进入深度睡觉形式。杂乱运用的状况相似，咱们需求进行利害权衡，确认能以最低均匀功耗完结每项使命的恰当微控制器。
c. 挑选适宜的无源组件：
上拉电阻器和下拉电阻器是支撑接口开关及I2C器材等的常用组件。有时在低功耗规划中，这些上拉及下拉电阻器耗费的电源比体系其它部分还大。要下降其功耗，需求运用更大的电阻值。这样可下降流经它们的电流量。但它一起会增大RC时刻常数，因而会下降体系对高频率信号的呼应才能。
例如，为I2C线路运用高阻值上拉电阻器会下降I2C通讯的速度，由于增大了I2C线路的压摆率。因而这些电阻器值可决定影响终究规划的各种要素之间的权衡取舍。
相同，在为规划挑选电容器时，应防止电解电容器，由于它们具有极高的漏电流。薄膜电容器和陶瓷电容器能以合理的本钱供给超低的漏电流，可考虑用于低功耗体系规划。
