如何设计低功耗嵌入式系统

如何设计低功耗嵌入式系统？嵌入式系统是设计用于在较大系统中执行特定功能的计算机系统，例如控制和监视设备。许多嵌入式系统设计为依靠电池供电或以低能耗运行以延长电池寿命。此类系统的设计和开发需要仔细考虑各种因素，以降低功耗并优化能源使用。

尽管嵌入式系统可以在低功耗或高功耗下运行，并且它们的主要重点不是电源管理，但它们通常在低功耗（低功耗嵌入式系统）下运行，并且需要电源管理技术来优化能耗并延长电池寿命。

另一方面，低功耗系统是设计用于操作和优化能源使用的任何系统，例如电池供电设备、处理器、无线传感器节点或能量收集系统。

如何设计低功耗嵌入式系统

嵌入式系统和低功耗系统在以下方面是相似的：

低功耗设计要点

Krasamo 的物联网开发人员采用考虑硬件设计、软件设计和电源管理技术的整体方法来设计低功耗系统、嵌入式应用和固件。

开发人员在设计和开发低功耗系统时考虑以下低功耗设计技术：

电源管理是低功耗系统和嵌入式开发的一个重要方面。因此，在规划构建物联网系统时，有必要了解电源管理集成电路（PMIC）概念。

PMIC 是一种集成电路 (IC)，旨在管理电子设备组件中的电源。它通常包括多种电源管理功能，例如电压调节、电池充电、热管理、电源排序和能量收集。

物联网开发人员构建低功耗嵌入式系统，能够根据设备的操作和使用模式灵活地调整和控制设备的功耗。

省电模式。省电模式技术对于延长电池寿命和减少不活动期间的功耗至关重要。它的工作原理是将设备置于低功耗状态，仅保持基本功能运行。以下省电模式技术常用于低功耗解决方案。

能量收集。能量收集是一种用于为设备发电的技术，涉及从周围环境收集和转换能量以补充或更换电池电力。

软件设计。低功耗设计需要考虑以下原则的方法：

从事低功耗系统设计的开发人员必须在功耗要求与所需的系统性能和功能之间进行权衡。因此，它们确保系统在可用功率的限制内满足所需的运行性能。

设计低功耗嵌入式系统的开发人员面临着集成具有不同功耗要求的组件的挑战。

在设计和开发低功耗嵌入式系统时，电池技术可能会带来一些挑战和限制。因此，开发人员制定策略来优化使用、延长电池寿命并确保可靠性。

能量收集是一种为嵌入式设备提供可靠且可持续电源的技术。要求开发人员解决复杂性并讨论转换能量的过程、电源管理策略和能量收集电路（电源管理电路、能量存储设备和电源转换电路）非常重要。在设计低功耗嵌入式系统时，关键要考虑温度、湿度、频率干扰等环境因素。

能量收集电路用于低功耗嵌入式系统（例如无线传感器网络），以减少外部电源并提高系统可靠性。

电池寿命是低功耗网状网络的关键因素，因此能量被转换为电能，以延长位于偏远或难以访问位置的网络节点的运行时间。

嵌入式系统中的内存管理会影响电源管理和低功耗设计。内存使用会显着影响功耗，因为内存会在嵌入式系统中消耗大量电量，特别是在频繁读写内存的系统中。

开发人员考虑内存管理技术来降低功耗，使用低功耗内存设备、内存压缩、电源门控、设计优化内存使用的软件（低功耗算法）等。

选择具有最小化内存使用功能的实时操作系统 (RTOS)（例如 FreeRTOS）有助于优化电源管理。例如，FreeRTOS 包含电源管理挂钩，允许在空闲时使用低功耗模式。此外，任务优先级、支持多任务和能源感知调度功能有助于优化功耗。