1.5 分區/分時供電技術

　　對于一個嵌入式系統來說， 系統的工作量隨時都在改變， 不可能所有的組件任何時刻都在工作， 故可采用分區/分時供電技術來降低功耗，可利用開關控制電源供電單元， 在某一部分電路處于休眠狀態時， 關閉此部分電路的供電電源，僅對工作部分組件供電。其供電原理如圖1所示。

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圖1 分區分時技術原理圖。

　　2 軟件的低功耗設計

　　2.1 優化編譯器

　　在嵌入式系統設計中， 軟件起著引導硬件活動的主導作用， 也對系統的能量消耗有很大的影響。過去幾年的研究主要是針對硬件部分， 而現在， 研究設計人員則更注重通過優化軟件部分來降低系統功耗。要想對軟件進行優化， 必須選擇正確的編譯方法， 以降低程序執行的功耗。編譯器的作用就是將由高級語言編寫的程序(如C/C++等)， 翻譯成能夠在目標機上執行的程序。同時， 也使得程序的可讀性和可維護性得到保證，提高了軟件開發的效率。另外， 將程序移植到新的目標機上， 也只要用相應的編譯器對程序進行重新編譯即可， 而不必重新編寫程序。但是， 在某些情況下， 這樣會影響程序的執行性能。編譯器的有效性以及它所生成的代碼效率， 可以與匯編語言代碼相比較得出。事實上， 在一個程序中， 每一條指令都將激活微處理器中的某些硬件部件， 因此， 正確選擇指令可以降低處理器的功耗。通過優化編譯器可以進行有效的軟件低功率化， 從而生成效率更高的代碼， 以降低嵌入式設備的功耗。

　　2.2 采用軟件代替硬件電路

　　一般的硬件電路都存在功耗， 所以， 可以把具有數據運算處理功能的硬件電路用軟件來實現， 例如濾波電路， 指數、對數運算電路、抗干擾電路等。但是， 任何事情都不是絕對的， 部分硬件電路到底能否通過軟件來實現， 此外， 還要考慮處理大量的軟件數據， 需要提高處理器的性能和功耗等， 同時要考慮這是否合算。

　　2.3 中斷驅動技術設計

　　把整個嵌入式系統軟件設計成多個事件來處理， 而在系統上電初始化時， 主程序只進行系統的初始化(包括寄存器、外部設備等)， 初始化完成后， 進入低功耗狀態， 然后把CPU控制的設備都接到中斷輸入端上。當外設發生了一個事件，即產生中斷信號， 使CPU退出節電狀態而進入事件處理， 事件處理完成后， 繼續進入節電狀態。

　　在嵌入式程序設計時， 一個程序到底使用中斷方式還是查詢方式， 對于一些簡單的應用并不那么重要， 但在其低功耗特性上卻相去甚遠。使用中斷方式， 微控制器可以什么都不做， 甚至可以進入等待模式或停止模式； 而在查詢方式下， 微控制器必須不停地訪問寄存器， 這會帶來很多額外的功耗， 所以， 用軟件進行設計時， 除非系統本身已要求采用查詢方式， 否則應盡可能采用中斷方式進行編程。

　　2.4 定時器延時程序的采用

　　當軟件設計中需要用到延時程序時， 設計人員應多使用定時器延時方法來進行設計。這是因為， 通常嵌入式處理器進入待機模式后， CPU會停止工作， 而定時器可以正常工作， 由于定時器的功耗很低， 故當處理器調用延時程序后， 嵌入式系統便可進入待機模式， 此時定時器可以繼續工作， 定時時間一旦結束， 即可喚醒CPU重新進入工作， 這樣不但降低了CPU功耗， 還提高了CPU的工作效率。而如果采用查詢方式， 則CPU會不斷地對系統進行查詢， 由于CPU時刻工作，這樣不但效率低下， 同時處理器功耗也很大。

　　2.5 算法優化

　　優化算法多出現在嵌入式DSP中， 采用大量現成的公式和計算方法， 可以節省系統內部運算的時間， 減少功耗； 另外， 在嵌入式系統允許的誤差情況下， 也可以近似用比較簡單的函數來取代復雜函數進行運算， 從而減少功率消耗。

　　3 結束語

　　嵌入式系統的設計涉及到硬件設計和軟件設計兩個方面， 在實際系統應用時， 低功耗的設計并非是單方面的因素， 需要綜合考慮各種可能的原因、條件和狀態， 應把硬件設計和軟件設計綜合起來進行考慮， 并對細節進行認真的分析， 同時對多種可能的方案和方法進行計算和總結， 這樣才可能取得較為滿意的效果， 最終達到降低系統功耗的目的。

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