考慮到我們今天所生活的時(shí)代,，嵌入式系統(tǒng)的便攜性是十分關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮因素,。便攜式系統(tǒng)通常用電池供電，而電池使用壽命取決于系統(tǒng)的功耗,。在提倡“綠色環(huán)?！庇?jì)劃的今天，即便是市電供電的應(yīng)用也要把功耗作為一項(xiàng)重要的產(chǎn)品選擇標(biāo)準(zhǔn),。
便攜式設(shè)備通常分為使用充電電池供電的設(shè)備和使用非充電電池供電的設(shè)備,。如果應(yīng)用使用的是非充電電池，那么電池使用壽命將是至關(guān)重要的規(guī)范要求,。對于任何應(yīng)用而言,，電池使用壽命取決于：
所用電池的可用電荷量
應(yīng)用的平均電流消耗
使用充電電池的應(yīng)用還要考慮到另一個參數(shù)，那就是電池充電的頻率和每次充電所花的時(shí)間,。從最簡單的角度說,，延長電池使用壽命可通過提高電池容量或降低應(yīng)用的平均電流消耗來實(shí)現(xiàn)。由于電池重量過大會影響系統(tǒng)的機(jī)械約束和成本,，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員只能將電池電量提高到一個限值,。在電池化學(xué)技術(shù)的全新發(fā)展不斷提高電池電荷密度的同時(shí)，我們還亟需想辦法繼續(xù)降低平均功耗,。
應(yīng)用的平均功耗取決于：
每個電路組件的功耗
應(yīng)用的供電方案以及電力如何通過柵極輸送到設(shè)計(jì)的各個部分
設(shè)計(jì)中的各個組件是如何在不同的工作條件下工作的
每個組件的功耗可從各組件的器件數(shù)據(jù)表獲得,。了解每個組件的功耗拆分信息非常重要，這有助于設(shè)計(jì)出色的系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)低功耗優(yōu)化,。
不妨來設(shè)想一個簡單的小型電池供電數(shù)字時(shí)鐘。該設(shè)備可用于計(jì)時(shí),，并在按下按鍵時(shí)能顯示當(dāng)前時(shí)間,。設(shè)備通常處于斷電模式以節(jié)電，只有在檢測到按鍵動作時(shí)才會被喚醒并刷新顯示屏,。顯示屏和主電路在工作一段時(shí)間后會返回?cái)嚯娔Ｊ揭怨?jié)電,。該系統(tǒng)的高層次方框圖參見圖1。
圖1：小型數(shù)字時(shí)鐘的高層次方框圖
電路采用RTC計(jì)時(shí),，用主控制器芯片與RTC通信,，并管理顯示屏界面。整個系統(tǒng)大部分時(shí)間處于斷電狀態(tài),，顯示屏關(guān)閉,，主控制器也處于斷電模式，這樣電流消耗可降到最低,，所有外設(shè)都關(guān)閉,。按鍵則作為喚醒設(shè)備的觸發(fā)器，以獲取RTC數(shù)據(jù)并在顯示屏（通常為LCD）上進(jìn)行顯示,。
要分析這種系統(tǒng)的功耗,，要看的第一個數(shù)據(jù)就是設(shè)備和顯示屏都處在斷電模式下的典型平均電流是多少,。應(yīng)查看每個外設(shè)和控制器的數(shù)據(jù)表，以了解功耗數(shù)據(jù),。為了最大限度地降低功耗并延長電池使用壽命,，應(yīng)做到給所有不使用的外設(shè)斷電。在本應(yīng)用中,，這個不使用的外設(shè)就是顯示屏,。與顯示屏形成對比的是，RTC需要始終進(jìn)行供電,，以實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能,。
MCU通常是大多數(shù)系統(tǒng)中總功耗的主要來源。這一點(diǎn)同樣適用于本案例中的應(yīng)用,，如果不能選擇并適當(dāng)使用正確的MCU時(shí)尤為如此,。有很多辦法可降低MCU的功耗，包括但不限于：
1. 降低工作頻率
2. 以更低的工作電壓運(yùn)行
3. 使用低功耗工作模式
MCU能在各種工作頻率上運(yùn)行,。然而,，不同器件支持的頻率各不相同。MCU的功耗與工作頻率成正比,，隨著頻率的升高,，動態(tài)功耗也會升高。因此,，MCU應(yīng)該以盡可能低的頻率運(yùn)行,，同時(shí)能夠可靠地滿足系統(tǒng)的需求。
此外,，頻率也與時(shí)鐘源有關(guān),。設(shè)備支持各種時(shí)鐘源選項(xiàng)，包括內(nèi)部高速振蕩器,、內(nèi)部低速振蕩器,、外部晶體振蕩器等。在大多數(shù)情況下,，外部晶體可提高精確度,，但代價(jià)是功耗較高。選擇低功耗時(shí)鐘源,，往往要權(quán)衡速度和精確度,。為選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘源，確保系統(tǒng)性能和功耗的完美平衡,，應(yīng)該認(rèn)真研究系統(tǒng)要求,。
大多數(shù)MCU支持低功耗工作模式,，從而滿足低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求,。同樣,，支持模式的數(shù)量以及每種模式的特性根據(jù)器件會有所不同。應(yīng)適當(dāng)使用低功耗模式,，以降低平均功耗,。常見的模式包括：
工作模式：MCU正常運(yùn)行。
較低功耗模式：時(shí)鐘經(jīng)門控后送至MCU,，保持各種寄存器和RAM的狀態(tài),。
最低功耗模式：包括MCU在內(nèi)的所有外設(shè)都斷電。
當(dāng)時(shí)鐘經(jīng)門控后送至MCU時(shí),，功耗就是靜態(tài)功耗,。靜態(tài)功耗取決于幾個因素，包括亞閾值條件和FET中的隧道電流等,。此外,，隧道電流在小型芯片設(shè)計(jì)的FET縮減時(shí)會成為主要因素（即尺寸減小使得氧化物的厚度減小）,。
今天,，我們已經(jīng)擁有在單芯片上實(shí)現(xiàn)完整系統(tǒng)/子系統(tǒng)高度集成的SoC。除了集成度之外,，就功耗而言,，這些SoC也有助于降低平均功耗，使其低于采用獨(dú)立MCU和分立外設(shè)的情況,。