本文要點

	嵌入式系統在運行期間需要節能，以確保較長的電池續航時間、降低公用電力消耗並防止產生過多熱量
	透過採用各種節能模式和實施廣泛的功耗管理策略，現代器件使設計師在控制功耗方面有了更多施展空間
	嵌入式系統的處理器可以成為耗電大戶，但也可以借助獨特的演算法在管理功耗方面發揮積極作用

任何與電子產品打交道的人，無論是作為設計師還是隸屬其他職能部門，都知道電子元件會產生大量熱量。它們在運行過程中也會消耗大量能源。當今世界非常注重能效，降低電子系統的功耗始終是人們關注的焦點。

由於多種原因，嵌入式系統是降低功耗和提高能效的主要物件。有的嵌入式系統靠電池供電，要求電池續航時間長達數年，並且對電池形狀有特殊的要求。有的嵌入式系統靠電網或發電機供電，但這仍需要節約能源，以降低總體功耗並防止產生多餘熱量。

一些基本的嵌入式系統功耗管理技術可以大大減少熱量產生、節省系統空閒期間的多餘功耗等。當今的器件、高效的調節器設計和先進的功耗管理演算法可以發揮巨大作用，確保新的嵌入式系統高效節能。如果您正在規劃新的嵌入式系統設計，請注意以下技巧，以確保您的系統以最高能效運行。

利用嵌入式系統的功耗管理技術降低功耗

所有嵌入式系統都提供用於特定用途的計算能力，但它們所包含的元件遠遠不只是一個 CPU。嵌入式系統的許多領域都可以採用功耗管理策略來降低功耗：

	處理器： 處理器是降低功耗的首要物件。許多處理單元具備一系列旨在節能的板載功能。同樣，系統的多個處理塊可以根據需要開啟和關閉，這樣一來，它們僅在必要時才消耗能源。
	功耗調節： 選擇一種功耗調節策略很重要，這樣可以確保系統在高效供電的同時，仍然能夠為各個系統模組提供所需電量。
	外設： 就像處理器一樣，各種外設單元即使在沒有主動使用的情況下，也可能會消耗能源。
	信令協議選擇： 不同的信令協定和數位介面具有不同的功耗水準，而且需要不同的電量。
	無線通訊： 嵌入式系統的類比前端和無線模組是可以大大降低功耗的一個領域。
	嵌入式韌體和軟體： 這些領域需要專業知識來開發用於執行處理指示的高效演算法。

軟體和韌體

很簡單，代碼執行策略包括編寫代碼，以便系統在最大程度減少邏輯運算元量的同時完成所需的任務。使用數位邏輯來實現計算任務會增加任務的演算法複雜性，固件開發人員應該考量用來實現演算法的邏輯。

對於單電路板電腦這樣的系統，應該優化作業系統本身，儘量減少後臺運行的任務數量。Linux 內核是嵌入式電腦的標配，因為 Linux 內核可以根據需要定制或多或少的週邊應用支援。透過消除後臺進程和服務，處理器可以在空閒時執行更少的任務，降低功耗。

器件和處理器選型

正如上表所示，功耗在很大程度上取決於以上每個領域的元件選型。尤其值得注意的是，許多處理器單元 (MCU、FPGA、MPU 等等) 被專門作為低功耗器件進行銷售，並使以下的嵌入式系統功耗管理技術成為可能：

	使用各種信令協定執行指令，因此可以根據需要選擇功耗最低的協定。
	進入低功耗休眠模式或空閒模式，在這些模式下，將縮減內核電壓和頻率以降低功耗。
	降低 ADC 或其他接收器的取樣速率，這將降低與模擬感測器交互時的總功耗。
	動態開啟 / 關閉各種外設。
	使用具有禁用/啟用設置的外設，禁用/啟用設置可以通過標準的低速數位協定 (I2C、SPI、GPIO 等等) 觸發。

最後一點需要一個功耗管理策略，將功耗分配到不同的功能模組，每個模組都有自己的功耗調節器。如以下區塊圖所示，這可以借助一些傳感介面和低速數位介面來實現。

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原文出處

	Power Management Techniques in Embedded Systems