如何進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)在電子產(chǎn)品，特別是最近兩年很火爆的穿戴產(chǎn)品，智能手表等都是鋰電池供電，如果采用同樣容量大小的鋰電池進(jìn)行測試不難發(fā)現(xiàn)電子產(chǎn)品低功耗做的好的，工作時(shí)間越長。因此，低功耗設(shè)計(jì)排在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要地位。

　　最近做穿戴產(chǎn)品設(shè)計(jì)，面臨的第一個(gè)問題就是低功耗設(shè)計(jì)。經(jīng)過這兩天的認(rèn)真分析總結(jié)，將低功耗設(shè)計(jì)的方法總結(jié)，以饗網(wǎng)友。

　　首先，要明白一點(diǎn)就是功耗分為工作時(shí)功耗和待機(jī)時(shí)功耗，工作時(shí)功耗分為全部功能開啟的功耗和部分功能開啟的功耗。這在很大程度上影響著產(chǎn)品的功耗設(shè)計(jì)。

　　對于一個(gè)電子產(chǎn)品，總功耗為該產(chǎn)品正常工作時(shí)的電壓與電流的乘積，這就是低功耗設(shè)計(jì)的需要注意事項(xiàng)之一。

　　為了降低產(chǎn)品的功耗，在電子產(chǎn)品開發(fā)時(shí)盡量采用低電壓低功耗的產(chǎn)品。比如一個(gè)產(chǎn)品，曾經(jīng)用5v單片機(jī)正常工作，后來又了3.3v的單片機(jī)或者工作電壓更低的，那么就是在第一層次中進(jìn)行了低功耗設(shè)計(jì)，這也就是我們常說的研發(fā)前期低功耗器件選擇。這一般需要有廣闊的芯片涉獵范圍或者與供應(yīng)商有良好的溝通。

　　其次是模塊工作的選擇控制，一般選擇具有休眠功能的芯片。比如在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)中，如果某些外部模塊在工作中是不經(jīng)常使用的，我們可以使其進(jìn)入休眠模式或者在硬件電路設(shè)計(jì)中采用數(shù)字開關(guān)來控制器工作與否，當(dāng)需要使用模塊時(shí)將其喚醒，這樣我們可以在整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入低功耗模式時(shí)，關(guān)閉一些不必要的器件，以起到省電的作用，延長了待機(jī)時(shí)間。一般常用方法：①具有休眠模式的功能芯片②MOS管做電子開關(guān)③具有使能端的LDO芯片。

　　再次，選擇具有省電模式的主控芯片?，F(xiàn)在的主控芯片一般都具有省電模式，通過以往的經(jīng)驗(yàn)可以知道，當(dāng)主控芯片在省電模式條件下，其工作電流往往是正常工作電流的幾分之一，這樣可以大大增強(qiáng)消費(fèi)類產(chǎn)品電池的使用時(shí)間。同時(shí)，現(xiàn)在一些控制芯片具有雙時(shí)鐘的模式，通過軟件的配置使芯片在不同的使用場合使用不同的外部始終從而降低其功耗。這與始終分頻器具有異曲同工之妙，不同之處想必就是BOM的價(jià)格問題?，F(xiàn)在火爆的APPLE WATCH就是低功耗的一個(gè)例子：全功能運(yùn)行3-4小時(shí)，持續(xù)運(yùn)行18小時(shí)。

　　主控芯片或者相關(guān)模塊喚醒的方式選擇。通常進(jìn)過以上的步驟設(shè)計(jì)好了硬件結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)需要省電，在什么時(shí)候進(jìn)入省電模式，這一般在軟件設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)，但是最主要還是需要根據(jù)產(chǎn)品的功能特性來決定了。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入了省電模式，而系統(tǒng)的喚醒也需要控制。一般系統(tǒng)的喚醒分為自動喚醒和外部喚醒。

　　A、自動喚醒是使用芯片內(nèi)部的定時(shí)器來計(jì)時(shí)睡眠時(shí)間，當(dāng)睡眠時(shí)間達(dá)到預(yù)定時(shí)間時(shí)，自動進(jìn)行喚醒。這與我們使用的看門狗或者中斷有比較相近之處，不同就是其工作與否的時(shí)序。

　　B、 外部喚醒就是芯片一直處于一種休眠狀態(tài)，當(dāng)有一個(gè)外部事件(主要是通過接口)來對芯片進(jìn)行一個(gè)觸發(fā)，則芯片會喚醒，在事件處理之后消除該觸發(fā)事件而在此進(jìn)入休眠狀態(tài)。因此，根據(jù)系統(tǒng)的特性，就需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，來決定如何使用睡眠及喚醒，以降低系統(tǒng)的功耗。

　　最后說說功耗的測試，功耗測試分為模塊功耗和整機(jī)功耗，模塊功耗需要測試休眠時(shí)功耗和工作時(shí)功耗。整機(jī)功耗分為最大負(fù)荷工作時(shí)功耗和基本功能時(shí)功耗和休眠時(shí)功耗。在前期的測試中我用直接用UI來進(jìn)行測量，關(guān)于如何進(jìn)行高精度低功耗產(chǎn)品的測量，在下篇中進(jìn)一步說明。