【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)新被要求的越來越苛刻。這給市場和研發(fā)人員一個不小的挑戰(zhàn)。又想讓電池的續(xù)航能力增強,又不想降低硬件效率,這無疑增大了設(shè)計難度。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,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(fā)人員帶來了許多艱巨的挑戰(zhàn)。電池開發(fā)人員在設(shè)計電池供電系統(tǒng)時經(jīng)常會發(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。實際上,在優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)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(fā)人員希望電池發(fā)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(shù)量級。這是由于MCU在等待狀況下,非必要外設(shè)和系統(tǒng)模塊會進行電源門控。
巧用中斷來控制程序流—這個技巧關(guān)系著代碼的執(zhí)行效率。在MCU中,每執(zhí)行一行代碼都會消耗時鐘周期,這反過來會影響系統(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,通常需要執(zhí)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(tǒng)在執(zhí)行128位加密函數(shù)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(shù)學函數(shù),也可以幫助實現(xiàn)類似的功能。
管理MCU內(nèi)部外設(shè)的功耗—即使處于非待機模式,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—在需要盡可能延長電池的使用壽命時,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來打開或關(guān)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(yīng)用對MCU的需求也會相應(yīng)發(fā)生變化。因此,工程師在設(shè)計電池系統(tǒng)時,應(yīng)該選擇針工作周期優(yōu)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(yīng)用,喚醒系統(tǒng)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(fā)人員設(shè)計高效軟件,不過還有其它很多因素需要考慮。此外,通過優(yōu)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(shè)計電池系統(tǒng),可以通過TI軟件優(yōu)化選項來幫助簡化開發(fā)流程。比如在剛開始設(shè)計電池系統(tǒng)時,TI的ULPAdvisor可以根據(jù)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(shè)計中期,TI的EnergyTrace™技術(shù)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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