软硬件低功耗设计

前言

??随着物联 的兴起，各式各样的物联 设备涌向市场，这些设备有一个共同的特点就是电池供电，电池的容量是有限的，如何在电池容量有限的情况下延长设备的使用时间呢恶始于源头，最好的办法就是在设计中降低设备的功耗，设计又进一步分为软件设计、硬件设计。

硬件设计

??根据低功耗的产品需求，一般会有两种方式，一种是平时处于断电状态，需要使用的时候上电即可，工作一会继续断电。另一种是一直处于待机状态，使用的时候，“唤醒”产品，工作一会继续“睡觉”。

??低功耗产品一般是通过锂电池或者干电池供电的，前者主要用于易于携带或者移动的产品，比如，智能手表，共享单车等等，干电池应用的比较多的场合是智能门锁等，一般有3-4节干电池，用完电之后用户可以更换。

选取低功耗器件

??这点自不必说，谁不选谁傻x，不选坑自己~

开关机电路设计

??对于平时断电的设备，既然平时主要是断电状态，需要时开启，开关机设计必然少不了，接下来介绍一种实用的开关机电路。（关于此电路的详细解析，可参看：一种简单可靠的开关机电路设计）

??所有这种都是“不太准确的”，但是只要能在彻底MCU“死掉”之前提醒用户换电池或者充电即可，我提醒了，你没换，那关我什么事~

??言归正传，AD采集也需要做一些处理，如下图，这个电路分情况，在断电的设备情况下，这个电路是没问题的，但可能不是最好的，要注意，不能直接接在电池端，要接在受控的电源端，如果直接接在电池端，这两个电阻会一直耗电。

模块电源加控制

??这点类似于上面的AD采集带电源控制，稍微改一下即可，物联 设计中可能会用到各种各样的模组。信息上 不频繁的情况下，可能1天几次或者几天1次，这时候可以考虑，是不是可以不用的时候把电源断掉，当然要考虑上电重新连接所花费的功耗与休眠状态下所花费的功耗，二者取其优，功耗差别不大的情况下，我觉得休眠是好的选择，毕竟频繁开关机会对模组有影响。

硬件设计小结

??关于硬件的设计是方方面面的，大家伙一定要注意硬件设计上的低功耗考虑，成熟的电路也越累越多，小飞哥列举的不过皮毛，欢迎大家一起交流更多好的方案与考虑。

软件设计

??低功耗从硬件上能够解决一部分，但单纯依靠硬件肯定是不行的，需要软件的密切配合，才能达到最好的效果。

??软件设计通常需要考虑一下几种情况

GPIO引脚的模式配置

??对于GPIO的模式，就拿STM32来说，模式多达8种，4种输入，4种输出，那应该配置为什么模式，系统功耗才会比较低呢/p>

??仅讨论产品休眠模式下，GPIO的配置，正常工作按照需要该怎么配置就怎么配置就可以了~

??对于没有用到的GPIO，需要配置为模拟输入状态

??模拟输入模式：信 从左边编 1的端口进入，从右边编 2的一端直接进入ADC模块。这里我们看到所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器，均处于断开状态，因此“输入数据寄存器”将不能反映端口上的电平状态，也就是说，模拟输入配置下，CPU不能在“输入数据寄存器”上读到有效的数据。

??关于GPIO的配置还有很多，要参考具体的外设进行适当的配置。

关掉不需要的外设

??在休眠状态下，除了保留必要的功能外，应该关掉所有不需要的外设的时钟源，避免造成额外的功耗消耗。

降低时钟频率

??时钟频率越高，必然会带来更高的能量消耗，能量守恒嘛，干活快，消耗的能量肯定大。可以降到够MCU“活着”就行了，拿出大学考试，“60分及格，多1分浪费”的精神。

模式切换