電池供電裝置的低功耗設(shè)計

　　先不考慮電池特性，對一個工程團隊而言，要在一個對功耗敏感的應(yīng)用中采用同一系列微控制器產(chǎn)品，而且還要保證產(chǎn)品能以單一電池供電維持多年的正常運作，是相當不容易的。設(shè)計團隊的考慮重點包括在低電壓下的功耗特性，以及操作性能。此時，微控制器應(yīng)用可操作在2V或更低電壓，以汲取更多的電池功率。另外，在低電壓條件下，微控制器也必須維持高頻作業(yè)，以確保發(fā)揮最大應(yīng)用性能。

　　隨著對極低功耗設(shè)計的需求穩(wěn)定成長，有效指令集架構(gòu)(ISA)的重要性與日俱增。對能源敏感的應(yīng)用很可能有99%的時間都處在睡眠模式下，不可避免地，這些裝置都必須定期、或采用預(yù)定義的時間間隔、或是因外部刺激而被喚醒。在這方面，為了達成任務(wù)，設(shè)計的考慮關(guān)鍵便在于能源的總使用量。設(shè)計團隊必須選擇可實現(xiàn)ISA的微控制器，這些組件具備更大比例的單周期指令來執(zhí)行特定任務(wù)，因而能以較短執(zhí)行時間和更低的功耗完成任務(wù)。

　　圖3：單周期指令對電力消耗的影響。(PIC24 vs MSP430)

　　舉例來說，若采用通用C函數(shù)memcpy()從一個內(nèi)存地址將32字節(jié)的數(shù)據(jù)拷貝到另一個位置，并針對PIC24F和MSP430編譯，那么，由此產(chǎn)生的程序代碼需要比MSP430更多出790%的工作周期(316 vs. 40)。在3V和4MHz條件下，這個例子所消耗的能源比MSP430高出了230%。由此可見ISA的重要性。

　　在建構(gòu)未來應(yīng)用時，嵌入式電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達到了一個分水嶺，目前整合組件的設(shè)計、評估和實踐方法都將面臨轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變的意義非凡，未來幾年內(nèi)，更多應(yīng)用都將在其設(shè)計中融入極低功耗技術(shù)。