使用软件降低功耗的方法。

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简介:本文介绍了使用软件的方法降低单片机系统功耗的方法。

之所以使用“应用软件”的说法,是为了区分于“系统软件”或者“实时操作系统”。软件对于一个低功耗系统的重要性常常被人们忽略。一个重要的原因是,软件上的缺陷并不像硬件那样容易发现,同时也没有一个严格的标准来判断一个软件的低功耗特性。尽管如此,设计者仍需尽量将应用的低功耗特性反映在软件中,以避免那些“看不见”的功耗损失。

1 用“中断”代替“查询”

一个程序使用中断方式还是查询方式对于一些简单的应用并不那么重要,但在其低功耗特性上却相去甚远。使用中断方式,CPU可以什么都不做,甚至可以进入等待模式或停止模式;而查询方式下,CPU必须不停地访问I/O寄存器,这会带来很多额外的功耗。

2 用“宏”代替“子程序”

程序员必须清楚,读RAM会比读Flash带来更大的功耗。正是因为如此,低功耗性能突出的ARM在CPU设计上仅允许一次子程序调用。因为CPU进入子程序时,会首先将当前CPU寄存器推入堆栈(RAM),在离开时又将CPU寄存器弹出堆栈,这样至少带来两次对RAM的操作。因此,程序员可以考虑用宏定义来代替子程序调用。对于程序员,调用一个子程序还是一个宏在程序写法上并没有什么不同,但宏会在编译时展开,CPU只是顺序执行指令,避免了调用子程序。唯一的问题似乎是代码量的增加。目前,单片机的片内Flash越来越大,对于一些不在乎程序代码量大一些的应用,这种做法无疑会降低系统的功耗。

3 尽量减少CPU的运算量

减少CPU运算的工作可以从很多方面入手:将一些运算的结果预先算好,放在Flash中,用查表的方法替代实时的计算,减少CPU的运算工作量,可以有效地降低CPU的功耗(很多单片机都有快速有效的查表指令和寻址方式,用以优化查表算法);不可避免的实时计算,算到精度够了就结束,避免“过度”的计算;尽量使用短的数据类型,例如,尽量使用字符型的8位数据替代16位的整型数据,尽量使用分数运算而避免浮点数运算等。

4 让I/O模块间歇运行

不用的I/O模块或间歇使用的I/O模块要及时关掉,以节省电能。RS232的驱动需要相当的功率,可以用单片机的一个I/O引脚来控制,在不需要通信时,将驱动关掉。不用的I/O引脚要设置成输出或设置成输入,用上拉电阻拉高。因为如果引脚没有初始化,可能会增大单片机的漏电流。特别要注意有些简单封装的单片机没有把个别I/O引脚引出来,对这些看不见的I/O引脚也不应忘记初始化。

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