在嵌入式运用中，体系的功耗越来越遭到人们的注重，这一点关于需求电池供电的便携式体系特别显着。下降体系功耗，延伸电池的寿数，便是下降体系的运转本钱。关于以单片机为中心的嵌入式运用，体系功耗的最小化需求从软、硬件规划两方面下手。
跟着越来越多的嵌入式运用运用了实时操作体系，如安在操作体系层面上下降体系功耗也成为一个值得重视的问题。限于篇幅，本文仅从硬件规划和运用软件规划两个方面评论。
1 硬件规划
选用具有低功耗特性的单片机能够大大下降体系功耗。能够从供电电压、单片机内部结构规划、体系时钟规划和低功耗形式等几方面调查一款单片机的低功耗特性。
1.1 选用尽量简略的CPU内核
在挑选CPU内核时切忌一味寻求功用。8位机够用，就没有必要选用16位机，挑选的准则应该是“够用就好”。现在单片机的运转速度越来越快，但功用的提高往往带来功耗的添加。一个杂乱的CPU集成度高、功用强，但片内晶体管多，总漏电流大，即便进入STOP状况，漏电流也变得不行忽视；而简略的CPU内核不只功耗低，本钱也低。
1.2 挑选低电压供电的体系
下降单片机的供电电压能够有效地下降其功耗。当时，单片机从与TTL兼容的5 V供电下降到3.3 V、3 V、2 V甚至1.8 V供电。供电电压降下来，要归功于半导体工艺的开展。从本来的3 μm工艺到现在的0.25、0.18、0.13 μm工艺，CMOS电路的门限电平阈值不断下降。低电压供电能够大大下降体系的作业电流，可是因为晶体管的尺度不断减小，管子的漏电流有增大的趋势，这也是对下降功耗晦气的一个方面。
现在，单片机体系的电源电压仍以5 V为主，而曩昔5年中，3 V供电的单片机体系数量添加了1倍，2 V供电的体系也在不断添加。再过五年，低电压供电的单片机数量或许会超越5 V电压供电的单片机。如此看来，供电电压下降将是未来单片机开展的一个重要趋势。
1.3 挑选带有低功耗形式的体系
低功耗形式指的是体系的等候和中止形式。处于这类形式下的单片机功耗将大大小于运转形式下的功耗。曩昔传统的单片机，在运转形式下有wait和stop两条指令，能够使单片机进入等候或中止状况，以到达省电的意图。
等候形式下，CPU中止作业，但体系时钟并不中止，单片机的外围I/O模块也不中止作业；体系功耗一般下降有限，相当于作业形式的50%～70%。
中止形式下，体系时钟也将中止，由外部事情中止从头启动时钟体系时钟，从而唤醒CPU持续作业，CPU耗费电流可降到μA级。在中止形式下，CPU自身实际上现已不耗费什么电流，要想进一步减小体系功耗，就要尽量将单片机的各个I/O模块关掉。跟着I/O模块的逐一封闭，体系的功耗越来越小，进入中止形式的深度也越来越深。进入深度中止形式无异于关机，这时的单片机耗电能够小于20 nA。其间特别要提示的是，片内RAM中止供电后，RAM中存储的数据会丢掉，也便是说，唤醒CPU后要从头对体系作初始化。因此在让体系进入深度中止状况前，要将重要体系参数保存在非易失性存储器中，如EEPROM中。深度中止形式关掉了一切的I/O，或许的唤醒方法也很有限，一般只能是复位或IRQ中止等。
保存的I/O模块越多，体系答应的唤醒中止源也就越多。单片机的功耗将依据保存唤醒方法的不同，降至1μA至几十μA之间。例如，用户能够保存外部键盘中止，保存异步串行口（SCI）接纳数据中止等来唤醒CPU。保存的唤醒方法越多，体系耗电也就会多一些。其他或许的唤醒方法还有实时钟唤醒、看门狗唤醒等。停机状况较浅的状况下，外部晶振电路仍是作业的。
图1以Freescale的HCS08单片机为例，给出不同运转形式下的体系功耗。HCS08是8位单片机，有多个系列，各系列I/O模块数目有所不同，但低功耗形式下的电流耗费大致相同。
图1 HCS08单片机各形式下的耗电
以R系列单片机为例：在室温（25℃）下，不包括I/O口的负载，以2 V供电，将可编程锁相环时钟设为16 MHz（总线时钟8 MHz），典型电流值为2.6 mA，当温度升高到85℃时，供电电流也升高到3.6 mA；而选用3 V供电，这一组数据升高至3.8 mA和4.8 mA。用2 V供电，直接运用外部晶振2 MHz（总线时钟1 MHz）时，典型运转电流降至450 μA。在等候状况下，因时钟并没有中止，耗电状况和时钟频率有很大联系，节约的功耗有限；而进入轻度中止（stop3），以外部中止唤醒，电流耗费在0. 5 μA左右。在中度中止态（stop2），功耗可进一步下降。运用内部1 kHz的时钟，坚持1个运转的时钟，周期性唤醒CPU，所添加的电流约为0.3 μA。在深度中止态（stop1），RAM的数据也不再保存，只能经过外部复位重启体系，此刻的电流耗费可降到20 nA。以上数据都是在室温下丈量所得。当环境温度升高到85℃时，电流耗费或许添加3～5倍。
