設(shè)計一個嵌入式的電池壽命系統(tǒng)已經(jīng)成為許多團隊重要的設(shè)計考慮。優(yōu)化電池壽命的能力有助于降低現(xiàn)場維護成本,并確?？蛻粲辛己玫漠a(chǎn)品經(jīng)驗,不必不斷更換或充電電池。

有很多團隊使用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)來幫助提高電池壽命。例如,將處理器放入低功率模式,關(guān)閉未使用的外圍設(shè)備等。然而,我發(fā)現(xiàn)開發(fā)團隊經(jīng)常忽略一些標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

在今天的帖子中,我們將探索幾種低功率設(shè)計技術(shù),我經(jīng)?？吹竭@些技術(shù)被忽視,但這可能會帶來很大的不同。

技術(shù)#1-使用商業(yè)編譯器

作為軟件開發(fā)者和團隊,我們對使用免費和開放源代碼工具感到自滿。我們經(jīng)常忘記,在大多數(shù)情況下,你得到了你要的東西。雖然開源是一個很棒的工具,但它并不適用于所有情況，其中一個例子是低功率電池操作設(shè)備。

我最近做了一些性能測試,以比較代碼執(zhí)行與IAR的EWE編譯器。用相同的設(shè)置為同一處理器編譯相同的代碼后,測試代碼的性能提高了20-30%。手術(shù)結(jié)果各不相同,但數(shù)字驚人。

它是什么意思?這意味著,使用商業(yè)編譯器,您可以更快地執(zhí)行相同的代碼,這意味著您可以更快地回到睡眠模式。在睡眠模式中花費更多的時間意味著更少的電流吸引和更高的可能性電池持續(xù)更長!

使用商業(yè)編譯器可能是一些低效率的成果,你不僅可以從代碼中獲得更好的性能,而且還可以節(jié)省電池壽命。

注意:結(jié)果將根據(jù)您手頭優(yōu)化代碼的好壞而有所不同.但是為什么要浪費這么多的時間呢?

技術(shù)#2-使用空閑模式保持更長時間的睡眠

使用低功率模式的一個問題是,如果您使用了rtos,內(nèi)核滴滴將會周期性地喚醒系統(tǒng)。這種情況并不少見,它設(shè)置在一毫秒。如果你想讓你的設(shè)備在醒來前睡一分鐘怎么辦?那么,在那一分鐘里,你醒來的次數(shù)會比你想象的多6000次,浪費了寶貴的電池壽命。

在許多循環(huán)中,一個簡單的解決方案是使用無問題模式。這種模式背后的想法是,當(dāng)系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)時,它按下了一個低功率的定時器,所以rtos的滴答聲不會每毫秒發(fā)生。相反,它可能不會發(fā)生在幾分鐘,幾個小時,甚至一天!

正如您所想象的,這可以保持系統(tǒng)睡眠,防止它醒來并運行大量不必要的CPU周期。結(jié)果是使用的電流較少,等同于更長的電池壽命。

注意:啟用無提示模式的方法和開發(fā)人員可能需要投入的工作從一個rto到下一個。

技術(shù)#3-利用內(nèi)部緩存

多年來,微控制器沒有緩存。它們是資源受限的設(shè)備,相對于功能豐富的年長兄弟姐妹來說,相對簡單。今天的情況并非如此。如果您查看ST、NXP和其他許多微控制器部件,您會發(fā)現(xiàn)性能部件都有內(nèi)部緩存。如果您正在設(shè)計低功率,您可以利用緩存提高能源消耗。

幾個機制允許緩存幫助您減少電流消耗。大多數(shù)與緩存的主要功能有關(guān):提供對常用數(shù)據(jù)或指令的更快訪問,從而減少CPU訪問較慢主內(nèi)存的時間。

例如,您可以使用緩存來優(yōu)化內(nèi)存訪問模式。緩存可以顯著優(yōu)化具有可預(yù)測內(nèi)存訪問模式的應(yīng)用程序的能量使用。通過有效地預(yù)取和緩存所需的數(shù)據(jù)和指令,微控制器最大限度地減少了對主存儲器的耗能訪問。

該緩存提供了比其他車載內(nèi)存更低的延遲和更快的訪問速度。結(jié)果是內(nèi)存訪問花費的時間較少,這使得CPU的閑置周期較少。更快的訪問也意味著CPU可以更快地完成任務(wù),減少總體的活動CPU時間。所有這些都有助于降低處理器的整體能耗,從而延長電池壽命。

結(jié)論

當(dāng)開發(fā)人員和團隊看到低功率設(shè)計時,他們通常會直接跳到睡眠模式、時鐘控控和其他降低能耗的技術(shù)上。雖然這些都是偉大的技術(shù),但他們有時忽略了簡單的技術(shù),也是低掛水果。我們在這篇文章中看到了一些你可以用來幫助改善你的設(shè)備的電池壽命或者減少你的動力設(shè)備的能量消耗的東西。

歸根結(jié)底,低功率的設(shè)計有很多。你可以無限期地優(yōu)化能量,但是在優(yōu)化過程中經(jīng)常會有一個"瓶頸",這將減少電池壽命的增加。要時刻關(guān)注你的技術(shù)如何提高你的電池壽命;當(dāng)你撞到瓶頸時,是時候停止優(yōu)化了!