关于许多人来说，第一次触摸能量收集或许是在前期运用太阳能便携式计算器的时分，尽管现在这种类型的计算器已不再是干流，可是它所运用的技能和理念依然运用于咱们的日常日子中。现在，咱们在许多的运用中都能看到能量收集的身影，例如传感器节点、风力涡轮机和室内供能运用等。不过，即便关于这项技能的评论较之前现已有了很大的开展，当涉及到能量收集时，开发人员依然面对着与数十年前相同的应战。
为了在不带来负面影响的状况下产生出所需的能量，一般需求一块物理尺度很大的太阳能板和一套巨大的热能收集设备，或者是经过设备宣布不同频率规模的振荡来取得能量，而一切都是由所运用的体系决议。因而，在许多状况下，这个体系的本钱乃至会超越代替传统电源所带来的优势。当然，假如由于某些要素有必要疏忽这些约束的话，也会有破例的状况。例如，在电力线无法抵达的偏远地区，风能或太阳能收集可认为电池供电体系供给一个可行的代替动力，尽管这种办法的初始本钱会比较高。
下面让咱们来看一看现在能量收集处理方案所面对的几个严重应战。
图1—经简化的通用框图
首要，经过上方的简化通用框图能够看到，这个体系由输入和输出组成，其间包括传感器、按钮、LED、显示屏、发声器以及现在越来越遍及的无线连通性。这个典型物联网(IoT)架构的边际节点能够通Wi-Fi®、Bluetooth®、NFC / RFID或是其它专有接口进行通讯。这些无线连接所需的电能低至数uA，而最高也只需求几十或几百mA，在数十毫秒的时刻内即可为相关的RF IC和子体系供电。
图2—常见RF电能运用量图表
在许多运用中，规划人员期望将传感器或其它数据存储在非易失性存储器中，由于即便在电力中止时，也能够康复收集到的数据。所以，比如EEPROM或FLASH等现存的通用存储器技能在这些能量受限的状况下并不总是最佳挑选。
走运的是，技能的开展方向正让能量收集体系变得可行。其间一项技能集成便是TI的铁电随机拜访存储器或FRAM微控制器(MCU)系列。FRAM技能将SRAM存储器的许多优势结合在一起，而一起又具有FLASH存储器的非易失性。一个要害优势便是超低功耗非易失性FRAM的写入，与FLASH不同的是，这些写入无需预擦除周期，然后节省了时刻和电能。别的一个优势便是FRAM单元的固有低压写入，传统闪存或EEPROM技能需求一个集成电荷泵来完结预擦除周期，而这一般需求5-10mA的电流，运转时刻则需求数百毫秒，在需求频频非易失性写入的运用中，这个额定的能耗会耗费可观的电池电量或收集得来的能量。
购买一次性电池的开支尽管不是很高，不过它们所形成的影响极端深远。全球每年新电池的销售量在数十亿节，而其间只要一小部分是可回收的，这就产生了许多的填埋废物。一次性电池的别的一个缺陷便是，无论是电池自身或是整个体系，都需求在某些状况下的某个时刻进行替换，而这就产生了潜在的应战。试想一下，假如电池被安装在布置于海洋底部或山顶的体系中，咱们应该怎么替换呢?事实上，电池替换的开支或许十分巨大。尽管可充电电池能够削减替换电池的数量，不过，就可充电电池自身而言，它们纷歧定会能够处理电池替换所带来的一切应战。当咱们运用能量收集对可充电电池进行充电时，这些电池确实能够带来利益。
现在，太阳能、热能、运动能(振荡或其它动力学效应)和RF等动力现已被广泛承受。其它动力也正处于开发过程中，例如有或许从人类血液中产生的电化学反响收集能量，或者是从植物和树木内部的此类反响中收集能量。
在抱负状况下，这些动力将是绵延不断的，不过实际状况并非如此。以太阳能收集设备为例，飘动的云彩或许会遮住太阳光，而室内设备的灯火也不或许永久敞开。根据振荡的收集设备一般在一个共振频率邻近运转，然后约束它们的运转规模，而热能收集设备会在无法坚持适宜的温差时丢失功率或彻底中止运转。归根到底，咱们不能依靠这个动力坚持接连的7×24小时运转，所以咱们需求冗余结构。在某些状况下，这个结构有或许是第二收集动力或是一节可充电电池。即便是太阳能计算器都包括一块CR2025电池，以便在办公室光线较暗时作为太阳能的备用动力。
处理电力损耗成为一名能量收集节点规划人员的首要考虑要素。现代微控制器在通电时经过发动次序运转，这往往需求几毫秒并且会耗费名贵的电能。假如电力中止，大多数微控制器需求重启，并且在每次电力康复时运转这个发动代码。
FRAM存储器自身是Compute Through Power Loss(CTPL)这款高度创新式软件实用工具的使能器材。咱们乃至能够将CTPL看成是一种非易失性中止处理例程，在这个例程中，当检测到电力损耗时(一般运用一个比较器或ADC输入)，要害参数和微控制器状况就被保存至非易失性存储器(NVM)。在呈现电力中止的状况下，FRAM所具有的优势将暴露无疑，由于规划人员能够直接从中止的方位持续作业而不是从头开始。
凭仗128KB FRAM MSP430? 微控制器的低本钱MSP430FR6989 MCU Launchpad? 开发套件能够进行简略演示。
经过将FRAM技能、Compute Through Power Loss代码和Energy Harvesting BoosterPack? 刺进式模块组合在一起，咱们为许多能量收集传感器节点打下了良好基础。bq25570所供给的电源备妥信号能够作为Compute Through Power Loss激活的触发信号，然后在电力中止后节省了时刻和名贵的电能。
