【導(dǎo)讀】智能電子設(shè)備的推陳出新，使得電池技術(shù)的創(chuàng)新被要求的越來(lái)越苛刻。這給市場(chǎng)和研發(fā)人員一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。又想讓電池的續(xù)航能力增強(qiáng)，又不想降低硬件效率，這無(wú)疑增大了設(shè)計(jì)難度。本文就把一切可能因素考慮在內(nèi)，在增加續(xù)航能力的同時(shí)，提高硬件效率，還能降低功耗。
電池技術(shù)的創(chuàng)新并不像其它技術(shù)優(yōu)勢(shì)那樣迅速。每隔十年，電池容量就會(huì)增加一倍，同時(shí)市場(chǎng)對(duì)于電池工藝的要求也越來(lái)越高，這給電池開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)了許多艱巨的挑戰(zhàn)。電池開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)電池供電系統(tǒng)時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然系統(tǒng)硬件的效率提高了，但電池的功耗卻往往比預(yù)期高出很多。實(shí)際上，在優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)時(shí)，硬件只是必須考慮的因素之一，另一個(gè)不可或缺的因素則是軟件。
如果電池開(kāi)發(fā)人員希望電池發(fā)揮最佳性能，可以通過(guò)管理微控制器（MCU）軟件的方法來(lái)解決。在著手開(kāi)始之前，不妨先參考以下技巧：
盡可能增加MCU待機(jī)時(shí)間—MCU在待機(jī)模式下的電流通常比激活模式要低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這是由于MCU在等待狀況下，非必要外設(shè)和系統(tǒng)模塊會(huì)進(jìn)行電源門(mén)控。
巧用中斷來(lái)控制程序流—這個(gè)技巧關(guān)系著代碼的執(zhí)行效率。在MCU中，每執(zhí)行一行代碼都會(huì)消耗時(shí)鐘周期，這反過(guò)來(lái)會(huì)影響系統(tǒng)電池的使用壽命。但如果合理使用中斷，就可以根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)來(lái)確定執(zhí)行哪一部分代碼，從而做出智能化的決定。
用外設(shè)硬件替代軟件函數(shù)—電池系統(tǒng)軟件在執(zhí)行加密等安全函數(shù)時(shí)，通常需要執(zhí)行成千上萬(wàn)條代碼。但如果采用TI的低功耗MSPMCU，就可以使系統(tǒng)在執(zhí)行128位加密函數(shù)時(shí)將時(shí)鐘周期從6600個(gè)減少到168個(gè)。這是因?yàn)檫@款MCU包含了硬件模塊。此外，如硬件乘法器等TI的一些簡(jiǎn)單模塊能夠大大簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)函數(shù)，也可以幫助實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的功能。
管理MCU內(nèi)部外設(shè)的功耗—即使處于非待機(jī)模式，也應(yīng)該關(guān)閉不必要的外設(shè)以降低功耗。
管理MUC外部器件的功耗—在需要盡可能延長(zhǎng)電池的使用壽命時(shí)，除了關(guān)閉非必要的MCU內(nèi)部組件，還可使用系統(tǒng)中的MCU來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉外部器件。
謹(jǐn)慎選擇MCU器件類(lèi)型—需注意的是，不同MCU的功能千差萬(wàn)別。同時(shí)，在激活和待機(jī)兩種模式下，不同應(yīng)用對(duì)MCU的需求也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。因此，工程師在設(shè)計(jì)電池系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該選擇針工作周期優(yōu)化的MCU。此外還需注意，對(duì)于那些頻繁在激活與待機(jī)模式間切換的應(yīng)用，喚醒系統(tǒng)所需的時(shí)間也是一個(gè)非常重要的因素。
總之，高效軟件絕對(duì)是確保電池使用壽命最大化的“必殺技”。上述技巧和竅門(mén)可以幫助電池開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)高效軟件，不過(guò)還有其它很多因素需要考慮。此外，通過(guò)優(yōu)化工具也可以幫助延長(zhǎng)電池使用壽命。如果采用TI的MCU來(lái)設(shè)計(jì)電池系統(tǒng)，可以通過(guò)TI軟件優(yōu)化選項(xiàng)來(lái)幫助簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程。比如在剛開(kāi)始設(shè)計(jì)電池系統(tǒng)時(shí)，TI的ULPAdvisor可以根據(jù)超低功耗清單來(lái)幫助檢查代碼，并提供可能的軟件改進(jìn)建議。在設(shè)計(jì)中期，TI的EnergyTrace™技術(shù)可以提供實(shí)時(shí)功率測(cè)繪功能，以便工程師查看MCU每一個(gè)位置上的精確功耗值。
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