可穿戴設備如何進行低功耗設計

現在電子產品，特別是最近兩年很火爆的穿戴產品，智能手表等都是鋰電池供電，如果采用同樣容量大小的鋰電池進行測試不難發現電子產品低功耗做的好的，工作時間越長。因此，低功耗設計排在電子產品設計的重要地位。

最近做穿戴產品設計，面臨的第一個問題就是低功耗設計。經過這兩天的認真分析總結，將低功耗設計的方法總結，以饗網友。

首先，要明白一點就是功耗分為工作時功耗和待機時功耗，工作時功耗分為全部功能開啟的功耗和部分功能開啟的功耗。這在很大程度上影響著產品的功耗設計。

對于一個電子產品，總功耗為該產品正常工作時的電壓與電流的乘積，這就是低功耗設計的需要注意事項之一。

為了降低產品的功耗，在電子產品開發時盡量采用低電壓低功耗的產品。比如一個產品，曾經用5v單片機正常工作，后來又了3.3v的單片機或者工作電壓更低的，那么就是在第一層次中進行了低功耗設計，這也就是我們常說的研發前期低功耗器件選擇。這一般需要有廣闊的芯片涉獵范圍或者與供應商有良好的溝通。

其次是模塊工作的選擇控制，一般選擇具有休眠功能的芯片。比如在設計一個系統中，如果某些外部模塊在工作中是不經常使用的，我們可以使其進入休眠模式或者在硬件電路設計中采用數字開關來控制器工作與否，當需要使用模塊時將其喚醒，這樣我們可以在整個系統進入低功耗模式時，關閉一些不必要的器件，以起到省電的作用，延長了待機時間。一般常用方法：①具有休眠模式的功能芯片②MOS管做電子開關③具有使能端的LDO芯片。

再次，選擇具有省電模式的主控芯片。現在的主控芯片一般都具有省電模式，通過以往的經驗可以知道，當主控芯片在省電模式條件下，其工作電流往往是正常工作電流的幾分之一，這樣可以大大增強消費類產品電池的使用時間。同時，現在一些控制芯片具有雙時鐘的模式，通過軟件的配置使芯片在不同的使用場合使用不同的外部始終從而降低其功耗。這與始終分頻器具有異曲同工之妙，不同之處想必就是BOM的價格問題。現在火爆的APPLE WATCH就是低功耗的一個例子：全功能運行3-4小時，持續運行18小時。

主控芯片或者相關模塊喚醒的方式選擇。通常進過以上的步驟設計好了硬件結構，在系統需要省電，在什么時候進入省電模式，這一般在軟件設計中實現，但是最主要還是需要根據產品的功能特性來決定了。當系統進入了省電模式，而系統的喚醒也需要控制。一般系統的喚醒分為自動喚醒和外部喚醒。

A、自動喚醒是使用芯片內部的定時器來計時睡眠時間，當睡眠時間達到預定時間時，自動進行喚醒。這與我們使用的看門狗或者中斷有比較相近之處，不同就是其工作與否的時序。

B、 外部喚醒就是芯片一直處于一種休眠狀態，當有一個外部事件(主要是通過接口)來對芯片進行一個觸發，則芯片會喚醒，在事件處理之后消除該觸發事件而在此進入休眠狀態。因此，根據系統的特性，就需要進行軟件設計時，來決定如何使用睡眠及喚醒，以降低系統的功耗。

最后說說功耗的測試，功耗測試分為模塊功耗和整機功耗，模塊功耗需要測試休眠時功耗和工作時功耗。整機功耗分為最大負荷工作時功耗和基本功能時功耗和休眠時功耗。在前期的測試中我用直接用UI來進行測量，關于如何進行高精度低功耗產品的測量，在下篇中進一步說明。