嵌入式系統中的低功耗設計
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由上圖可見，CPU在全速運行的時候比在空閑或者休眠的時候消耗的功率大得多。省電的原則就是讓正常運行模式遠比空閑、休眠模式少占用時間。在類似PDA的設備中，系統在全速運行的時候遠比空閑的時候少，所以我們可以通過設置使CPU盡可能工作在空閑狀態，然后通過相應的中斷喚醒 CPU，恢復到正常工作模式，處理響應的事件，然后再進入空閑模式。
2、關閉不需要的外設控制器
一般來講，CPU都提供各種各樣的接口控制器，如I2C、I2S、LCD、Flash、Timer、UART、SPI、 USB等等，但這些控制器在一個設計里一般不會全部都用到，所以我們對于這些不用的控制器往往任其處于各種狀態而不用花心思去管。但是，當你想盡可能節省功耗的情況下，則必須關注它們的狀態，因為如果不將其關閉，即使它們沒有處于工作狀態，但是仍然會消耗電流。仍以S3C2410X來講：
從上表我們可以看到，通過設置寄存器我們可以有選擇地關閉不需要的功能模塊，以達到節省電的目的，比如在我們的實際應用中，ADC、 I2C、I2S和SPI都沒有用到，通過CLKCON寄存器的設置，我們可以節省2mA的電流。當然，也可以動態關閉一些仍然需要的外設控制器來進一步節省能量。如在空閑模式下，CPU 內核停止運行，我們還可以進一步關閉一些其他的外設控制器，如USB,SDI,FLASH等，只要保證喚醒CPU的I/O控制器正常工作即可,如通過 UART喚醒，則UART控制器不能被關閉。等到CPU被喚醒后，再將USB、SDI、Flash等控制器再打開。
上面兩種方式只是動態電源管理的最為簡單的實現。在這兩種方式中，一種是通過改變了系統的時鐘頻率，另一種是通過控制外設控制器的開關來達到節約能量的目的。在最近的研究中，已經有人把目光投入到了同時動態改變處理器的電壓和頻率來進一步節省功率，如IBM和 MontaVista合作進行的嵌入式系統的動態電源管理的研究。這是一個更為復雜、也更為系統的工程，它涉及了從硬件到操作系統以及應用層的有關內容。
四、電源供給電路
在數字電路設計中，工程師往往習慣于采用最簡單的方式來完成電源的設計，但在對功耗要求嚴格的情況下，我們就必須對采用何種電壓變換結構仔細考慮一番再做決定。
通常來講，我們有以下幾種進行電壓轉換的方式：
線性穩壓（Linear Regulator）
DC to DC
LDO（Low Drop-Out）
其中LDO本質上還是一種線性穩壓，主要用于壓差較小的場合。所以我們將其合并為線性穩壓來談。
對于線性穩壓來說，其特點時電路結構簡單，所需元件數量少，輸入和輸出壓差可以很大，但其致命弱點就是效率低，功耗高。其效率η完全取決于輸出電壓大小。下圖是線性穩壓器LM7805的輸出電流大小相對壓差的曲線圖。
由圖中可見，壓差越大，可提供的最大輸出電流越小。假設采用LM7805,輸入12V，輸出電壓為5V，壓差為7V, 輸出的電流為1A的情況下，我們可以計算出消費在線性穩壓器上的功率為P=ΔV*IOUT=7*1=7w，效率僅為η＝5×1/(5*1+7*1)= 41.7%,由這個結果我們可以看出，有一大半功率消耗在IC本身上。
DC to DC電路的特點是效率高，升降壓靈活，但缺點時電路相對復雜，干擾較大。一般常見的由Boost和Buck兩種電路，前者用于升壓，后者用于降壓，示意圖如下：
這兩種電路的核心是通過MOS管的開關來控制電感和電容間的能量轉換。調節MOS管柵極脈沖信號的占空比可以控制MOS管的導通和關閉，從而改變輸出電壓的高低。
下圖是一個從12V轉換到5V的DC to DC電路圖，其控制IC采用國家半導體（NS）的LM2596，實際是采用Buck電路，其MOSFET和相關的控制電路位于芯片內部，其轉換效率圖如下：
由轉換效率圖可見，當輸入為12v,輸出為5v時，轉換效率約為82％，為線性穩壓器轉換效率的一倍。LM2596的開關頻率為固定的130KHZ，如果我們提升器件的開關頻率，如采用NS的LM2676時（260KHZ開關頻率），在同樣的應用條件下，效率可達88％以上。
從上面的論述中我們可見，在適當的情況下使用DC-DC的電壓轉換線路，可以有效地節約能量，降低整機功耗。
參考文獻：
1、 Dynamic Power Management for Embedded System, Version 1.1 November
19, 2002, IBM& MontaVista Software
2、 Low Power Design , Dec 28 2001, Mike Willey & Kris Stafford, www.
embedded.com
3、 System Level Power-Performance Trade-Offs in Embedded Systems Using
Voltage and Frequency Scaling of Off-Chip Buses and Memory, Kiran
Puttaswamy, Kyu-Won Choi, Jun Cheol Park等
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