低功耗嵌入式系统的设计考量：设计实例及功耗性能权衡

发送器：

该模块发送锁定状态至接收端，等待响应，以使用新状态更新闪存。

在整个系统未使用时，它会保持在“关断”状态。当用户按下发送器上的开关时，整个系统的电源就会打开。系统初始化后，PSoC 4会读取自己的闪存行，获得当前的锁定状态，然后用该锁定状态更新该段LCD。接下来2秒钟后，CPU会配置看门狗定时器，唤醒系统，然后再进入深度睡眠低功耗模式。

2秒钟的深度睡眠时间可用来为终用户提供两种特性：

1. 滤除用户误按按钮操作。

如果用户在系统唤醒前释放开关（2秒钟），系统会在不改变当前状态的情况下返回低功耗模式。这种延迟可用作一种特性，允许用户在不触发状态的情况下检查当前状态。为此，用户可以短暂地按下开关，在屏幕上出现之前状态后将其释放。

赛普拉斯提供经预先测试、生产就绪的易用型应用编程接口（API）来简化对PSoC的编程。但在调用API时，需要多个时钟周期在协议栈中存储当前状态，随后执行API，再退出API。如果要降低功耗，每一个时钟转换都得考虑。要减少时钟转换数量，需要直接写入寄存器，而不是调用API来完成。此外，赛普拉斯还可为您提供简单易使的宏命令，以完成寄存器写入。

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；

在该代码中，没有使用随PSoC创建器提供的“SPI_SpiUartWriteTxData”，直接更新SCB FIFO发送数据。在加载具有所需值的FIFO后，调用“WFI”装配函数使PSoC 4进入睡眠模式。当SPI发送完FIFO中存储的全部数据后，它可生成一个中断来唤醒PSoC 4，并重复这个过程。

与LCD显示屏相似，PSoC创建器提供用于简化编程的API。要优化系统实现低功耗，这些API可采用所需的寄存器写入代替。使用这些寄存器写入可减少系统周期数，从而可降低功耗：

CY_SET_REG32(CYREG_LCD_DATA02, 0x10000000)；

CY_SET_REG32(CYREG_LCD_DATA03, 0x10000011)；

电池使用寿命：

因为我们知道Q = CV  …(i)

这里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

发送器可从全部充满电的大容量电容器发送回显信息50次。系统在电压达到1.65V时开始工作。因此系统使用的电荷量为：

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

Q_{per ping} = Q_used／发送回显信息的次数= 11.88 mC / 50 = 236 μC …(iii)

标准钮扣电池的额定容量为200mAHr。

由于我们知道Q = I x t

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

由于存在各种物理限制，因此我们永远也无法完全使用电池的能量。假如我们能够使用电池所存储总能量的50%。

那么Q_{batt-available} = 720 x 0.5 = 360 C

电池能够支持的发送回显信息次数为 = Q_{batt-available} / Q_{per ping} = 360 / (236 x 10^-6) = 1.525 x 106

假如每天发送20次回显信息，电池使用寿命就为= 1.525 x 10⁶ / 20

= 76.2 x 10³天

= 76.2 x 10³ / 365年

= 208年（不可能）

整个系统的实际有效电池使用时间由电池的存储寿命决定，而非系统本身的功耗。