低功耗嵌入式系統的設計考量：設計實(shí)例及功耗性能權衡

賽普拉斯提供經(jīng)預先測試、生產(chǎn)就緒的易用型應用編程接口(API)來(lái)簡(jiǎn)化對PSoC的編程。但在調用API時(shí)，需要多個(gè)時(shí)鐘周期在協(xié)議棧中存儲當前狀態(tài)，隨后執行API，最后再退出API。如果要降低功耗，每一個(gè)時(shí)鐘轉換都得考慮。要減少時(shí)鐘轉換數量，需要直接寫(xiě)入寄存器，而不是調用API來(lái)完成。此外，賽普拉斯還可為您提供簡(jiǎn)單易使的宏命令，以完成寄存器寫(xiě)入。

SPI_TX_FIFO_WR_REG = WRITE | RX_ADDR_P0;

SPI_TX_FIFO_WR_REG = 0x12;

SPI_TX_FIFO_WR_REG = 0x34;

SPI_TX_FIFO_WR_REG = 0x56;

SPI_TX_FIFO_WR_REG = 0x78;

SPI_TX_FIFO_WR_REG = 0x9A;

WFI;

SPI_TX_FIFO_WR_REG = ACTIVATE;

SPI_TX_FIFO_WR_REG = 0x73;

WFI;

在該代碼中，沒(méi)有使用隨PSoC創(chuàng )建器提供的“SPI_SpiUartWriteTxData”，直接更新SCB FIFO發(fā)送數據。在加載具有所需值的FIFO后，調用“WFI”裝配函數使PSoC 4進(jìn)入睡眠模式。當SPI發(fā)送完FIFO中存儲的全部數據后，它可生成一個(gè)中斷來(lái)喚醒PSoC 4，并重復這個(gè)過(guò)程。

與LCD顯示屏相似，PSoC創(chuàng )建器提供用于簡(jiǎn)化編程的API。要優(yōu)化系統實(shí)現低功耗，這些API可采用所需的寄存器寫(xiě)入代替。使用這些寄存器寫(xiě)入可減少系統周期數，從而可降低功耗：

CY_SET_REG32(CYREG_LCD_DATA02, 0x10000000);

CY_SET_REG32(CYREG_LCD_DATA03, 0x10000011);

電池使用壽命：

因為我們知道Q = CV …(i)

這里C = 2200 x 10-6 F x 4 = 8800 x 10-6,V = 3 V

Q = 8800 x 10-6 x 3 = 26.4 mC

發(fā)送器可從全部充滿(mǎn)電的大容量電容器發(fā)送回顯信息50次。系統在電壓達到1.65V時(shí)開(kāi)始工作。因此系統使用的電荷量為：

Qused = 8800 x 10-6 x (3 – 1.65) = 11.88 mC …(ii)

Qper ping = Qused/發(fā)送回顯信息的次數= 11.88 mC / 50 = 236 μC …(iii)

標準鈕扣電池的額定容量為200mAHr。

由于我們知道Q = I x t

因此Qbatt = 200 x 10-3 x 1Hr = 200 x 10-3 x 3600s = 720 C

由于存在各種物理限制，因此我們永遠也無(wú)法完全使用電池的能量。假如我們能夠使用電池所存儲總能量的50%。

那么Qbatt-available = 720 x 0.5 = 360 C

電池能夠支持的發(fā)送回顯信息次數為 = Qbatt-available / Qper ping = 360 / (236 x 10-6) = 1.525 x 106

假如每天發(fā)送20次回顯信息，電池使用壽命就為= 1.525 x 106 / 20

= 76.2 x 103天

= 76.2 x 103 / 365年

= 208年(不可能)

整個(gè)系統的實(shí)際有效電池使用時(shí)間由電池的存儲壽命決定，而非系統本身的功耗。