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    延長電池壽命沒那么復雜!低功耗軟件出擊

    發布時間:2015-08-26 責任編輯:echolady

    【導讀】智能電子設備的推陳出新,使得電池技術的創新被要求的越來越苛刻。這給市場和研發人員一個不小的挑戰。又想讓電池的續航能力增強,又不想降低硬件效率,這無疑增大了設計難度。本文就把一切可能因素考慮在內,在增加續航能力的同時,提高硬件效率,還能降低功耗。

    電池技術的創新并不像其它技術優勢那樣迅速。每隔十年,電池容量就會增加一倍,同時市場對于電池工藝的要求也越來越高,這給電池開發人員帶來了許多艱巨的挑戰。電池開發人員在設計電池供電系統時經常會發現,雖然系統硬件的效率提高了,但電池的功耗卻往往比預期高出很多。實際上,在優化嵌入式系統時,硬件只是必須考慮的因素之一,另一個不可或缺的因素則是軟件。

    如果電池開發人員希望電池發揮最佳性能,可以通過管理微控制器(MCU)軟件的方法來解決。在著手開始之前,不妨先參考以下技巧:

    盡可能增加MCU待機時間—MCU在待機模式下的電流通常比激活模式要低幾個數量級。這是由于MCU在等待狀況下,非必要外設和系統模塊會進行電源門控。

    巧用中斷來控制程序流—這個技巧關系著代碼的執行效率。在MCU中,每執行一行代碼都會消耗時鐘周期,這反過來會影響系統電池的使用壽命。但如果合理使用中斷,就可以根據系統狀態來確定執行哪一部分代碼,從而做出智能化的決定。

    用外設硬件替代軟件函數—電池系統軟件在執行加密等安全函數時,通常需要執行成千上萬條代碼。但如果采用TI的低功耗MSPMCU,就可以使系統在執行128位加密函數時將時鐘周期從6600個減少到168個。這是因為這款MCU包含了硬件模塊。此外,如硬件乘法器等TI的一些簡單模塊能夠大大簡化數學函數,也可以幫助實現類似的功能。

    管理MCU內部外設的功耗—即使處于非待機模式,也應該關閉不必要的外設以降低功耗。

    管理MUC外部器件的功耗—在需要盡可能延長電池的使用壽命時,除了關閉非必要的MCU內部組件,還可使用系統中的MCU來打開或關閉外部器件。

    謹慎選擇MCU器件類型—需注意的是,不同MCU的功能千差萬別。同時,在激活和待機兩種模式下,不同應用對MCU的需求也會相應發生變化。因此,工程師在設計電池系統時,應該選擇針工作周期優化的MCU。此外還需注意,對于那些頻繁在激活與待機模式間切換的應用,喚醒系統所需的時間也是一個非常重要的因素。

    總之,高效軟件絕對是確保電池使用壽命最大化的“必殺技”。上述技巧和竅門可以幫助電池開發人員設計高效軟件,不過還有其它很多因素需要考慮。此外,通過優化工具也可以幫助延長電池使用壽命。如果采用TI的MCU來設計電池系統,可以通過TI軟件優化選項來幫助簡化開發流程。比如在剛開始設計電池系統時,TI的ULPAdvisor可以根據超低功耗清單來幫助檢查代碼,并提供可能的軟件改進建議。在設計中期,TI的EnergyTrace™技術可以提供實時功率測繪功能,以便工程師查看MCU每一個位置上的精確功耗值。

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