低功耗嵌入式实现的方方面面

　　图 1 RTC的主微型电池备用供给

　　输入时钟
　　处理器的输入时钟引脚提供必要的时钟频率、占空比和稳定性，通过片上锁相环(PLL)模块倍乘后，可产生精确的内部时钟。时钟引脚连接外部晶体或晶体振荡器，使用晶体通常很便宜，但使用的晶振通常进行了缓冲，还可以为系统中的其他部分提供可选的时钟使用。例如，27MHz的晶振不仅可作为处理器时钟输入，还可以作为NTSC视频编码器或译码器的时钟源。有时，处理器本身也基于晶体输入时钟，提供缓冲的时钟输出，这就可节省购买晶振的费用。
　　基本振荡频率越低，晶体的封装就越大，然而，更高频率的晶体成本又高，因为它们更易碎。因为基频越高，里面的石英就越薄。权衡是否使用晶体的另一个因素还有EM(电磁干扰)。要控制晶体可能泄漏到滤波器或者运放通带内的寄生谐波，从系统角度看避免某个频率倍数也是十分重要的。
　　在某些处理器中，当处理器进入低功耗模式时，可编程停止输入晶振放大器驱动，这可节省几个mA的吸收电流，而这样做的开销来自于当处理器恢复正常活动时，会增加开机时间(由于时钟设置延迟)。
　　USB
　　如今许多便携式设备都有USB连接方式，USB除了作为普遍使用的到PC机的连接方式外，它也为设备提供了一种公共的供电源。当设备连接到PC机时，它可使用主机作为源对其供电，这对于节省电池寿命有实际效果，同时也为嵌入式产品中的电池充电提供了一种方法。
　　USB供电的设备的供电属性必须符合USB规范的预算，USB 1.1和USB 2.0协议限制每个设备的“总线供应”功率为2.5W(0.5A @ +5V)，对于低功率设备如键盘或鼠标是足够的。
　　USB标准也定义了支持更高电流的设备，但总功耗限制仍是2.5W，对于更高功率的设备，如打印机或显示，标准的USB功率极限通常不够，要求这些设备使用外部供电来满足其功率需求。
　　从系统观点看，当设备采用USB供电时，如果有一段时间没有使用该设备，则该设备必须进入“挂起”状态，此时最大吸收电流是500uA。
　　可以采用各种各样的设计方法设计系统来处理挂起模式，一种方法就是充分利用处理上的待机模式。当处理器进入待机模式时，可设置USB外设保持D+和D-引脚的状态，从该时刻开始，处理器都处于低功耗模式，直到USB引脚中的一个发生状态改变。这种状态的改变可触发外部调节器供电，然后处理器就可以上电，恢复状态，并从其停止的地方重新开始执行。
　　显然，有很多因素影响嵌入式应用的设备级和系统级功耗属性，通过对影响功率的关键因素的理解，对任何特定的应用，在减小功耗方面就能取得重大进展。