許多要求嵌入式系統的客戶要求產品以最低的功耗提供高性能。設計人員應該采取什么步驟來實現嵌入式系統的良好電源管理，同時確保它們滿足或超過客戶的需求和期望？

 

創建設備架構

最佳實踐是在構建設備架構時將硬件和軟件分開。這種抽象促進了獨立的測試和開發。創建設備架構也需要人們在接口定義上花費時間。它涉及軟件模塊如何與硬件組件通信。

 

設備架構還將包括硬件限制，如處理能力和內存。設計人員可以利用這部分流程來設定嵌入式系統的電源管理目標，并決定如何實現這些目標。STEM設計過程的早期步驟是了解限制和資源。這些信息指導了未來的選擇。

 

完整的設備架構還必須識別信息類型，并包括嵌入式系統的數據流圖。數據源是輸入點，而數據接收器與信息輸出相關。標記這些區域將有助于你和你的團隊成員做出更好的處理和存儲決策。

 

在制定設備架構時解決系統分解問題需要人們將事情分解成可管理的子系統，指定每個子系統的角色和適用的接口。人們還必須處理界面和組件設計，包括確定系統的協議和通信機制。

其中一個主要目的是說明子系統和組件如何交互。然后，設計人員可以確保在保持性能目標的同時實現相關功能。

一旦人們創建了全面的設備架構，他們就可以理解某些選擇會如何影響特定的系統部件或操作。看到這種相互依存關系有助于設計人員做出最佳決策，在優化性能的同時節省功耗。

 

做出節能編程和操作系統決策

人們應該知道編程和功耗之間的關系，因為他們繼續選擇優先考慮嵌入式系統中的電源管理。創建一個框圖來顯示平均功耗和使用的最小能量是一個很好的起點。這些信息可以顯示設計的哪些部分需要進一步改進，以及為系統選擇的電池是否足以保持可靠的性能。

 

在保持性能的同時降低功耗的一些編程選擇是保持電路板的工作電壓盡可能低，以及選擇符合節能目標的集成電路。

另一種可能性是設計系統，使電源控制機制在不用時關閉系統。與此相關的是，對液晶顯示器、傳感器和其他組件進行同樣的處理將會抑制不必要的功耗。即使是看起來很小的變化，例如只有當有人與設備交互時，板載led才會亮起，隨著時間的推移，也可以節省大量能源。

 

操作系統還可以在保持低功耗的同時保持良好的性能。一些操作系統通過策略編程執行主動電源管理。在其他情況下，操作系統可以動態地將CPU的時鐘調整到較低的頻率，從而降低功耗。類似地，操作系統可能具有自動激活或通過手動提示激活的低功耗模式。

 

選擇基本功能

任何設計嵌入式系統的人都必須仔細選擇合適的材料。例如，玻璃環氧樹脂是一種用于電子元件產品的流行材料，因為其電絕緣性能使其性能良好。這種材料還可以承受高達284華氏度的高溫，使其成為高要求應用的良好選擇。

在決定哪些系統特性是必要的，哪些是最好的，哪些是不必要的時，人們必須有類似的戰略眼光。每個產品的答案都不同。然而，一些必要的考慮將有助于塑造特性開發和實現。它們包括：

l 客戶的需求或要求

l 系統的典型操作條件

l 如果系統必須給出實時反饋

l 估計制造成本

l 內存和存儲管理決策

l 無論系統是特定于領域還是特定于任務的

 

如果你正在為特定客戶設計系統，并遇到了阻礙，請詳細討論為什么某些功能會導致更多的能源使用，而不一定會帶來更好的性能。

 

測試以驗證預期的電源管理和性能

對性能和功耗需求的評估也延伸到了測試。創建功耗曲線來測量不同狀態下的功耗，可以顯示嵌入式系統是實現了最佳性能還是仍需改進。

 

一些專家注意到一種新趨勢，即設計師在整個開發過程中創建功率配置文件，而不是忽略它們或將配置文件作為最后步驟之一。

 

所有的測試都應該盡可能模擬真實的生活條件。這是檢驗嵌入式系統中的電源管理能否為客戶提供始終如一的出色性能、提供他們所要求和期望的可靠性的最佳方式。

計劃你的測試時間表，以包括嵌入式和軟件測試。第二種類型只涉及軟件，而前者包含了系統的所有方面。

對新興技術保持開放

工程師和其他設計團隊成員也必須對新興技術持開放態度，比如機器學習。在一個案例中，研究人員開發了一種適用于嵌入式系統的算法，可以減少決策模糊性，并可以提高能效。機器學習方法能夠微調系統的電壓和頻率，從而顯著降低功耗。

 

一些設計師還發現數字孿生在他們的過程中很有用，尤其是在比大多數更復雜的嵌入式系統中改善電源管理時。在現實生活中實施這些選項之前，數字孿生環境允許研究不同的電源管理決策如何影響性能。

 

要明白一些更新的技術不會以預期的方式增強你的設計過程。然而，你仍然可以通過使用它們來獲得有價值的見解，找出哪些技術工作良好，哪些技術在對你的團隊有益之前需要進一步開發。

 

你可以在嵌入式系統中實現更好的電源管理

這些建議為你提供了關注嵌入式系統電源管理的實用方法，同時確保產品始終提供高性能。與設計團隊中的其他人分享它們是讓每個人朝著同一個目標一起工作的好方法。