嵌入式硬件设计03-用电源树搞定电流分配
嵌入式系统在电源设计中的运用
嵌入式系统在电源设计中的运用
3 系统电源的调试
3.1 调试的内容及步骤
一个比较大的嵌入式系统硬件电路，应该分模块进行焊接、调试，避免遇到问题时无从下手检查。
由于系统中每个电路模块都需要接入输入电源，如果电源输入不当，则会使输出结果不正确甚至烧坏集成电路，因此应该首先安装、调试系统电源模块。
系统电源电路模块的成功调试是整个硬件电路调试成功的关键。
依据电路接下来逐步安装、调试其他模块电路。
每安装一个模块就上电检测，主要检测系统电源电压以及该模块的输入电压、输出结果是否正确。
当把整个系统硬件电路安装好之后上电调试，发现系统电源不稳定，即直流稳压输入电源经常掉电，致使系统电源工作不正常。
由于系统电路比较多，检查比较困难，问题一直没有解决。
在多次上电检测、调试之后，发现电路中的一个电压（升压）转换器冒烟--芯片被烧焦了。
仔细查阅该芯片的数据手册，发现该芯片型号弄错了，正负反馈电压引脚接反。
把该芯片拆除之后，系统电源工作正常。
3.2 调试结果分析
对系统电源调试以及整个系统硬件电路的安装调试过程进行分析，结合在安装、调试过程中碰到的问题，得出以下结论：
①上电时如果没有太大把握，可考虑使用带限流功能的可调稳压电源，将稳压电源的电压值慢慢往上调，检测输入电流（电压）及输出电压，直到输出电压满足要求。
②当调试比较大的系统电路时，应先安装、调试系统电源，调试成功。
嵌入式系统的电气设计基础
嵌入式系统的电气设计基础嵌入式系统的电气设计是指在硬件层面上对嵌入式系统进行电路设计和布线。
电气设计的核心目标是确保嵌入式系统在各种工作环境下能够正常运行，并满足预定的功能需求。
本文将介绍嵌入式系统电气设计的基础知识和要点。
一、电源设计电源设计是嵌入式系统电气设计的重要组成部分。
在设计中，需要考虑供电电源的类型、输出电压和电流等参数。
同时，还需要选择适当的稳压器、滤波电容和电感等元件来保证系统的稳定工作和抗干扰能力。
此外，为了提高系统的可靠性，还应考虑使用备用电源、电源管理电路以及过压保护和短路保护电路等。
二、时钟电路设计时钟电路是嵌入式系统中用于产生时序信号的关键电路。
在设计时，需要确定系统所需的工作频率，并选择合适的振荡器、锁相环（PLL）和时钟分配电路等元件来提供准确的时钟信号。
时钟电路的设计还需要考虑电磁兼容性和抗抖动能力，以确保系统的时序工作正常稳定。
三、输入输出接口设计嵌入式系统的输入输出接口设计主要包括外部连接接口和内部总线接口。
在外部连接接口设计中，需要考虑系统对外部设备的连接方式（如串口、并口、USB等），并选择适当的驱动电路和保护电路以保证信号的传输质量。
在内部总线接口设计时，需要考虑信号线的传输速度和噪声干扰等因素，并选择合适的总线标准和驱动电路来满足系统对内部通信的需求。
四、模拟电路设计模拟电路是嵌入式系统中用于处理模拟信号的电路部分。
在设计中，需要考虑模拟信号的采集、处理和输出等需求，并选择合适的模拟开关、放大器、滤波器和模数转换电路等元件来实现。
模拟电路设计还需要考虑信号的精度和噪声干扰等因素，以确保系统对模拟信号的处理准确性和可靠性。
五、辅助电路设计辅助电路是嵌入式系统中用于支持各种功能和保护系统安全的电路部分。
在设计时，需要根据系统需求选择合适的电源管理电路、保护电路和通信接口电路等元件。
辅助电路设计还需要考虑系统对功耗、电磁兼容性和抗干扰能力等要求，以确保系统的稳定工作和可靠性。
嵌入式系统中的电源管理设计策略
嵌入式系统中的电源管理设计策略在嵌入式系统中，电源管理是一个至关重要的设计方面。
有效的电源管理可以有效地延长设备的电池寿命，提高性能，并减少功耗。
在设计嵌入式系统的电源管理策略时，需要考虑以下几个方面：首先，要选择合适的电源管理芯片。
电源管理芯片是嵌入式系统中控制电源开关、调节电压和电流的核心组件。
选择一个高效、稳定的电源管理芯片对于整个系统的性能至关重要。
可以考虑选择具有低功耗、高效率、多种保护功能的电源管理芯片，以确保系统能够长时间稳定运行。
其次，需要合理设计系统的供电电路。
供电电路的设计直接影响到系统的功耗和稳定性。
在设计供电电路时，应该尽量减小电路的功耗，降低待机功耗，提高转换效率。
此外，还需要对供电电路进行良好的隔离和滤波，以确保系统稳定性和安全性。
另外，需要优化系统的功耗管理策略。
在实际应用中，嵌入式系统可能需要处于不同的工作状态，如工作状态、休眠状态、待机状态等。
针对不同的工作状态，可以采用不同的功耗管理策略。
例如，在系统不处于工作状态时，可以将系统进入低功耗模式，关闭不必要的模块和外设，以降低功耗。
在需要提高性能时，可以调整系统的工作频率和电压，以提高系统性能。
此外，还需要考虑系统的温度管理。
过高的温度会影响系统的稳定性和寿命，因此在设计电源管理策略时，需要考虑系统的散热设计。
可以采用散热片、风扇等散热设备，有效降低系统的工作温度，提高系统的稳定性和可靠性。
总的来说，嵌入式系统中的电源管理设计策略需要综合考虑电源管理芯片的选择、供电电路的设计、功耗管理策略和温度管理等多个方面。
通过合理设计电源管理策略，可以最大程度地提高系统的性能，延长电池寿命，并降低系统的功耗，为嵌入式系统的稳定运行提供保障。
设计超低功耗的嵌入式应用(三)：简化电源域
不是所有便携式系统都像图1（参见本系列文章的第二部分）所示的系统这么简单。
图3给出了可穿戴电子设备的典型方框图。
由于存在大量功能块和子系统，设计复杂性进一步提高。
图3：手表的高层次方框图一个符合逻辑的办法是将整个系统拆分为不同的子系统，并分析各个子系统的功耗。
这也有助于简化电源域的设计，从而实现低功耗功能。
显示和触摸控制器部分的功耗主要取决于背光驱动和显示屏本身。
大多数设计都针对显示屏采用基于定时器的超时断电模式。
一般说来，在固定时间T1后，背光会降至50%的占空比，又过了时间T2后，显示屏会完全关闭。
这时即使是触摸控制器也可被关闭或进入断电模式，具体取决于使用情境。
这样，设计人员就可绘制这个功能块的电流曲线，进而获得典型电流。
无线控制器（如面向蓝牙的控制器）通常是低功耗的。
这种控制器能通过一定方式在高低功耗模式之间切换。
无线控制器数据表中的典型数值是我们在不对系统性能分析情况下能获得的最贴近的功耗估算数据。
不过我们要记住考虑到器件在不同电源模式之间的占空比。
传感器电流主要取决于激励电流和模拟前端（AFE）的功耗。
赛普拉斯的PSoC 4等器件拥有ADC等内置模拟功能和其它AFE组件，这就使得设计人员能通过固件命令给不同的功能块动态断电。
这种控制和精细粒度级别可进一步提高低功耗设计的效率。
对涉及多控制器和多工作模式的复杂设计而言，在电源电路设计时要注意适应不同的可控电源域。
这样，一个待机电源域上的单个控制器就能有效控制其它域。
这种架构或许成本会比较高，但却能保持非常低的功耗。
在明确各个子部分后，可采用以下几种方法对每个子部分进行功耗优化：1. 关闭调节器以关闭整个子部分2. 将不使用的外设进行断电3. 使用微控制器的低功耗模式降低平均功耗实现低功耗的最有效方法就是关闭用于向给定子部分供电的调节器。
如果某个特殊的子部分不需要长期可用，其功能不具备时间关键性，那么其调节器自身可被主机控制器控制。
传感器就是一个很好的子系统例子，当系统不运行时可将其关闭。
嵌入式系统的电源管理与优化设计
存储器优化设计
总结词
存储器是嵌入式系统的重要组成部分，优化存储器设计可以提高系统性能和降低 功耗。
详细描述
根据实际需求，选择适当的存储器类型和容量，如SRAM、DRAM、Flash等。 同时，采用高速缓存技术减少对存储器的访问次数。
外围电路优化设计
总结词
外围电路的优化设计可以提高嵌入式系统的稳定性和可靠性 。
汽车电子
嵌入式系统用于汽车电子控制系统，如发动 机控制、车载娱乐系统等。
嵌入式系统的发展趋势
低功耗设计
随着物联网技术的发展，嵌入 式系统的功耗要求越来越低，
节能环保成为重要趋势。
高性能处理器
随着计算需求的增加，嵌入式 系统需要更高性能的处理器来 满足复杂任务的处理需求。
智能化
嵌入式系统与人工智能技术的 结合，实现智能化控制和决策 ，提高系统的自动化水平。
04
嵌入式系统的软件优化设计
代码优化技术
算法优化
选择高效算法和数据结构，减少计算复杂度，提 高代码运行速度。
循环优化
通过减少循环次数、使用循环展开和循环预测等 技术，提高循环执行效率。
函数优化
优化函数参数传递方式，减少函数调用开销，提 高函数执行效率。
中断处理优化
中断优先级管理
合理设置中断优先级，避免高优先级中断被低优先级 中断阻塞。
详细描述
根据系统需求，合理配置外围电路，如时钟、复位、电源管 理等模块。同时，采用低功耗外围器件以降低系统功耗。
电路板布局与布线优化
总结词
合理的电路板布局与布线可以有效降低电磁干扰和信号延迟，提高系统性能和稳定性。
详细描述
遵循电路板布局和布线规则，合理安排元件位置和走线方向。同时，采用多层板设计以减小信号线长度和电磁干 扰。
嵌入式系统电源器件及电路设计
35 VREF32 COM V-
26 -5V
（b）
图5-3（b）ICL8096的数字电压表中应用电路
微功耗基准电压源TC04/TC05:
输出基准电压分别为1.25V、2.50V，允许有 ±2.5%的偏差 工作电流范围分别是15µA～20mA、20µA～ 20mA 电压温度系数为50ppm，动态阻抗是1Ω
为产生工作电压，可利用线性调节稳 压器或开关稳压器。如果输入电路板的 电压与所需要的电压比较接近，那么低 压差（LDO）线性稳压器可能是较好的 选择，因为：
不在电路板上产生噪声；
元件数量少；
价格不高。
但LDO不能输出比输入高的电压，并产 生热量。
使用开关稳压器：
通常效率更高； 不产生那么多的热量； 可从任意输入电压产生任意输出电压； 但开关稳压器噪声大，并且元件数量多。
2)电路设计和元件选取考虑的因素
采用低功耗器件 采用高集成度专用器件 降低系统的时钟频率 利用“节电”工作方式 实行电源管理
5.1常用电池的选择及相关问题
电池选择首先应考虑的问题：
系统中需要什么电压； 电池需要可再充电吗； 典型使用/充电周期； 系统的标准电流及峰值电流； 是否需要方便地更换电池。
基准电压值为1.235V，最小值为1.20V，最大值 为1.25V，工作电流范围为50µA～5mA。
稳定性好。当工作电流在50µA～5mA范围内变 化时，VREF的最小变化小于20mV。 低噪声。噪声电压小于5µV（有效值），典型动 态阻抗为1Ω。
A、B挡工作温度范围为0～70℃，C、D挡工作 温度为-55～125℃。
基准源主要有齐纳二极管、隐埋齐纳二极管和带隙 电压基准三种，它们都可以设计成两端并联式电路或 者三端串联式电路。
嵌入式系统中电源管理电路的设计与实现
嵌入式系统中电源管理电路的设计与实现针对大部分嵌入式系统的电池电源管理问题，设计了一种为嵌入式系统——尤其是应用在手持式和便携式设备的嵌入式系统进行电源管理的单元电路模块。
该电源管理电路以MAX8903为核心，具有输入范围宽、体积紧凑、外围电路简单、工作效率较高等优点，可以在嵌入式系统中用来管理电池充电、电源选择、电源检测等，很好地满足了电源管理单元的功能需求。
1 系统简介电子电路集成工艺的飞速发展使计算机系统体积不断缩小，性能不断地提升，同时移动通信技术的发展让这些计算机系统更加的便携，许多便携式计算机开始使用电池供电。
高性能运算通常伴随着高功耗，而电池技术的严重滞后和人们环保意识的增加使得性能和功耗之间的问题越发突出。
电源管理技术的出现缓和了两者之间的矛盾，通过有效的电源分配降低系统的整体功耗。
电源管理技术在桌上型计算机、服务器上十分常见，然而在嵌入式领域，由于嵌入式系统的开发通常是针对特殊的应用场合，电源管理技术发展相对缓慢。
本文以一个完整的嵌入式系统手持终端设备为例，对系统的电源管理电路进行了设计，以ARM为控制中心，内部包含256 MBDDR内存和512 MB NandFlash存储器，提供异步串口、USB、WiFi、AC97、显示等电路单元。
充电接口包括USB和交流适配器两种接口，其中交流适配器输出电压范围在5——12 V之间，提供大于1 A的输出电流。
电源部分主要包括：电池检测电路、电池充电电路、电源智能选择器、DC-DC 转换、电源控制电路等。
2 电源管理电路分析2.1 充电管理芯片介绍充电管理芯片选用MAXIM的MAX8903A，基本特性如下：（1）4.15 V——16 V的高效DC-DC输入范围，不需要设计散热器，有利于设计体积小的设备；（2）公用或单独的USB和适配器输入，具有高达2 A（可调）的电流上限；（3）4 MHz开关频率允许使用微小的外部元件；（4）立即导通：在没有电池或电池过放电时保持工作；（5）50 mΩ集成负载开关；（6）高达16 V的输入OVP（过压保护）；（7）热敏电阻监测，热调整功能防止过热；（8）充电定时器；（9）4 mm×4 mm、28引脚TQFN封装。
智能嵌入式系统设计中的电源管理技术
智能嵌入式系统设计中的电源管理技术智能嵌入式系统的快速发展为电源管理技术提出了新的挑战和需求。
作为一种综合应用电子、计算机和通信技术的智能系统，嵌入式系统在各种领域得到广泛应用，包括智能家居、物联网、工业自动化等。
因此，电源管理技术在确保系统稳定运行、提高电池寿命和节能减排方面起着至关重要的作用。
嵌入式系统设计中的电源管理技术主要包括功率管理、电源选择、能量回收和节能策略等。
功率管理是在满足系统性能需求的前提下，对系统功耗进行合理控制的过程。
大多数嵌入式系统对功耗有严格的限制，因为其通常由可移动设备供电，如智能手机、平板电脑和智能手表等。
通过电源选择技术，系统可以根据功耗需求自动切换电源，在满足能量供应要求的同时，提高系统的能效。
能量回收技术是指利用系统中产生的废弃能量进行回收和再利用的方法。
在嵌入式系统设计中，为了延长电池寿命和减少电池更换频率，能量回收技术变得越来越重要。
例如，通过热电转换器将系统中的热能转化为电能，或者使用机械能回收技术将震动、压力等能量转化为电能来供电。
这些回收的能量可以直接用于供电或充电，从而提高系统的能源利用效率。
节能策略是一种通过控制嵌入式系统的工作状态和资源分配来降低功耗的手段。
例如，在系统闲置或负载较低时，可以降低处理器频率或关闭不必要的外设，以减少功耗。
在设备的设计中，合理的硬件和软件配合也是实现节能的重要手段。
通过优化算法和编程技巧，可以减少计算和通信所需的功耗，从而提高系统的能效。
除了基本的电源管理技术，智能嵌入式系统还需要考虑实时性和安全性等因素。
例如，在实时系统中，对于任务的响应时间和精确性有严格要求。
对于关键任务，可以采用动态电压频率调整技术，根据任务负载自动调整供电电压和频率，以提高系统的性能和能效。
此外，安全性也是一个重要的考虑因素，特别是对于涉及到隐私和数据安全的系统。
电源管理技术可以通过控制供电，实现数据加密、安全启动和保护等功能，以确保系统在工作过程中的安全性。
【ARM9嵌入式系统硬件设计指南】电源电路设计
【ARM9嵌入式系统硬件设计指南】电源电路设计摘要EasyARM-i.MX283(7)A需要3路电源：5V、4.2V和3.3V。
其中，系统5V电源供给USB Host、液晶屏使用；4.2V电源供给CPU使用，经过处理器内部PMU（电源管理单元），转换出一路3.3V电源（供给NAND、启动配置电路）、一路1.8V（供给DDR2）；本节将为您讲述EasyARM-i.MX283(7)A的电源电路设计。
ZLG致远电子十余年的嵌入式硬件设计秘笈首度公开！《ARM9嵌入式系统硬件设计指南》配套划时代精品EasyARM-i.MX283A 开发平台同期发布，深入剖析ARM9 硬件设计的每一个毛孔，助您完成前所未有的技术飞跃！4.4 电源电路设计4.4.1 总系统电源电路设计EasyARM-i.MX283(7)A需要3路电源：5V、4.2V和3.3V。
其中，系统5V电源供给USB Host、液晶屏使用；4.2V电源供给CPU使用，经过处理器内部PMU（电源管理单元），转换出一路3.3V电源（供给NAND、启动配置电路）、一路1.8V（供给DDR2）；系统3.3V电源供给部分外围电路使用，如TF卡、以太网、蜂鸣器、RTC、LED等。
4.4.2 5V电源5V电源直接由系统外部供给，有两种供电方式：MicroUSB接口（J12）和OPEN 工业插头（J3，间距5.08mm）。
默认采用MicroUSB接口供电，OPEN工业插头默认不焊接，用户如果需要采用该接口供电时要将J12（MicroUSB）取下，将J3焊上。
4.4.3 4.2V电源4.2V电源仅供给处理器使用，综合功耗、成本等因素考虑，决定采用成熟的NCP1529电源方案，该芯片关键特性如下∙高达96%的转换效率；∙输出电源可调：0.9V～3.9V；∙最大输出电流1A；∙关断电流为0.3µA，静态电流28µA；∙开关频率1.7MHz；∙集成短路、过流及ESD保护。
嵌入式系统中的电源管理设计
嵌入式系统中的电源管理设计在嵌入式系统中，电源管理设计是非常重要的一环。
一个有效的电源管理设计可以极大地提高系统的性能和稳定性，同时也可以延长系统的电池寿命，降低功耗。
在嵌入式系统中，电源管理设计主要包括以下几个方面：1. 供电电路设计：在嵌入式系统中，通常会采用多种电源供电方式，比如直流电源、电池供电、USB供电等。
因此，在设计供电电路时，需要考虑这些不同的供电方式之间的切换和转换，以确保系统可以在不同的供电情况下正常运行。
2. 电源管理芯片选择：在嵌入式系统中，通常会使用专门的电源管理芯片来管理和控制系统的电源。
选择一款合适的电源管理芯片非常重要，它不仅需要能够提供稳定可靠的电源输出，还需要支持低功耗模式、过载保护、短路保护等功能。
3. 休眠模式设计：在嵌入式系统中，休眠模式是节省功耗的一种重要方式。
通过设计合适的休眠模式，可以降低系统在空闲或待机状态下的功耗，延长系统的电池寿命。
在设计休眠模式时，需要考虑系统进入休眠状态的触发条件，以及从休眠状态唤醒系统的方法。
4. 功耗优化设计：在嵌入式系统中，功耗优化是一个非常重要的设计考虑因素。
通过合理设计系统的硬件和软件，可以降低系统的功耗，提高系统的性能和稳定性。
在功耗优化设计中，需要考虑多种因素，比如CPU频率调整、外设模块管理、数据传输优化等。
5. 温度管理设计：在嵌入式系统中，高温会对系统的稳定性和寿命造成影响。
因此，在设计电源管理时，需要考虑系统的散热设计，确保系统在高温环境下也能正常工作。
同时，需要设计温度传感器和保护电路，及时监测和处理系统温度异常情况。
通过以上几个方面的电源管理设计，可以有效提高嵌入式系统的性能和稳定性，延长系统的电池寿命，降低系统的功耗。
在嵌入式系统设计中，电源管理设计是一个至关重要的环节，需要在整个系统设计过程中重视和考虑。
只有合理设计电源管理，才能确保嵌入式系统正常可靠地工作。
嵌入式系统硬件设计中的电源管理技术
嵌入式系统硬件设计中的电源管理技术嵌入式系统硬件设计中的电源管理技术嵌入式系统是指将计算机技术应用到各种设备中的一种技术，在现代社会中被广泛应用于各行各业。
然而，由于嵌入式系统通常需要长时间运行，因此电源管理成为了非常重要的考虑因素。
在嵌入式系统的硬件设计中，电源管理技术起着关键的作用，可以有效地延长系统的运行时间、降低能耗和提升性能。
在本文中，我们将一步一步地介绍嵌入式系统硬件设计中的电源管理技术。
第一步：了解嵌入式系统的功耗需求在开始进行电源管理技术的设计之前，我们需要先了解嵌入式系统的功耗需求。
不同的嵌入式系统在功耗方面有着不同的要求，根据系统的功耗需求，我们可以选择合适的电源管理技术。
例如，对于需要长时间运行的嵌入式系统，我们可以选择低功耗技术，以延长系统的运行时间。
第二步：选择合适的电源管理芯片一旦我们了解了系统的功耗需求，我们可以选择合适的电源管理芯片。
电源管理芯片是嵌入式系统中的重要组成部分，它能够提供多种电源管理功能，如电池管理、供电管理和功耗管理等。
通过选择合适的电源管理芯片，我们可以有效地管理系统的电源，以满足系统的功耗需求。
第三步：优化供电系统设计供电系统是嵌入式系统中的另一个重要组成部分，它负责提供电源给系统中的各个部件。
在优化供电系统设计时，我们可以通过合理的设计，降低能耗并提升系统性能。
例如，我们可以通过使用高效的直流-直流转换器，将电池输出的低电压转换为系统所需的稳定电压，以降低能耗。
第四步：使用能量管理技术能量管理技术是电源管理的重要组成部分，可以帮助我们更好地管理系统的能源消耗。
例如，我们可以使用睡眠模式来降低系统的功耗，当系统处于空闲状态时，关闭不需要的部件以节省能源。
此外，我们还可以使用动态电压频率调整（DVFS）技术，根据系统负载的变化调整处理器的电压和频率，以提升系统的性能和能效。
第五步：进行功耗优化最后，我们需要进行功耗优化，以进一步降低系统的能耗。
在功耗优化方面，我们可以采取多种措施。
嵌入式智能系统底电流的调试方法
嵌入式智能系统底电流的调试方法嵌入式智能系统底电流的调试方法嵌入式智能系统的底电流一般指系统静止时所消耗的电流。
这项指标直接关系到系统的待机功率和续航能力。
因此，在嵌入式智能系统的开发过程中，优化底电流是非常重要的工作。
本文将介绍一些调试底电流的方法。
1. 确认硬件电源设计是否合理底电流可能与电源电路、电源管理芯片等硬件因素有关。
因此，可以通过确认硬件电源设计是否合理来诊断底电流问题。
具体来说，可以通过以下方式：（1）检查电源电路是否稳定，并确认电容和电感的值是否合适。
（2）检查电源管理芯片的使用情况，如是否进行了合理的配置和优化。
2. 确认系统软件是否设置合理底电流可能与系统软件设置有关。
因此，可以通过确认系统软件是否设置合理来诊断底电流问题。
具体来说，可以通过以下方式：（1）检查是否关闭了系统不必要的功能，例如，关闭Wi-Fi、蓝牙等外设，以及降低屏幕亮度等。
（2）检查是否使用了低功耗模式和休眠模式等功能，是否设置了合理的休眠时间等。
3. 使用测试工具测量电流如果以上方法无法诊断底电流问题，可以使用测试工具来测量系统的静态电流。
一般来说，可以使用直流电源和万用表来测量电流。
具体来说，可以通过以下流程进行调试：（1）接入直流电源，供电电压为系统正常的运行电压。
（2）使用万用表设置在电流测量模式下。
（3）使用母线夹夹住电池正极，将万用表的负极接入电池负极。
（4）观察万用表的读数，确认系统的底电流测量值。
4. 分析底电流测试结果如果通过以上方法测量出系统的底电流，需要进行数据分析和调整，以优化系统的底电流。
具体来说，可以通过以下方法进行优化：（1）调整系统硬件和软件设置，减小系统的功耗。
（2）降低系统电源电压，以减小系统的消耗。
（3）使用低功耗元器件和组件，优化系统的设计。
总结通过以上方法，可以诊断和优化嵌入式智能系统的底电流问题。
我们应该在设计和开发嵌入式智能系统的过程中，注重底电流的调试和优化，提高系统的续航能力和待机功率。
嵌入式系统中电源管理的设计与实现
嵌入式系统中电源管理的设计与实现嵌入式系统是一种被广泛应用于各种领域的计算机系统，它运行在各种嵌入式设备中，如智能家居、工业自动化、汽车电子、医疗器械等领域。
在这些应用场景下，电源管理成为了嵌入式系统设计的一个重要方面。
本文将从电源管理的角度，探讨嵌入式系统中电源管理的设计与实现。
一、电源管理的重要性在嵌入式系统中，电源管理的设计非常重要。
一方面，电源管理可以优化能耗，延长设备的使用时间。
另一方面，电源管理也可以提升系统的稳定性和安全性。
在嵌入式系统的应用场景下，电源供应往往是有限制的。
由于设备需要长时间连续运行，因此能耗问题成为了关键性的因素。
如果能够在保证功能完整的前提下，减少系统的能耗，就可以延长设备的使用时间，并且节约使用成本。
因此，电源管理的设计在这种场景下非常重要。
另一方面，由于嵌入式设备经常被放置在较为恶劣的环境中，因此其对电源供应的要求也比较严格。
有时候，不稳定的电源会影响设备的稳定性和可靠性，甚至导致设备损坏。
因此，设计合理的电源管理系统能够提升系统的稳定性和安全性，给应用场景带来更好的用户体验。
二、电源管理设计的原则在开发嵌入式系统的电源管理系统时，需要遵循一些原则，以保证系统运行的稳定性和可靠性。
主要原则如下：1. 避免过度优化：一般来说，电源管理的优化应该是在不影响系统性能和可靠性的前提下进行的。
过度优化会影响系统的稳定性，导致各种可能的问题。
2. 提供多种电源模式：系统应该支持多种不同的电源模式，以适应不同的应用场景。
举个例子，如果设备需要长时间启动，可以提供一种"快速启动"的电源模式，让设备快速启动，以提高用户的使用体验。
3. 保持系统稳定性：在设计电源管理系统时，应该优先保持系统的稳定性。
我们应该尽量避免在系统运行期间对电源进行切换。
这是因为，过于频繁的电源切换会导致系统的稳定性下降，从而影响设备的可靠性和安全性。
4. 考虑实际情况：电源管理的设计也应该考虑到实际的情况。
便携嵌入式系统电源设计方案
便携嵌入式系统电源设计方案本文探讨便携嵌入式系统电源设计的注意事项以及设计中应遵循的准则。
这些原则对任何具有强大功能且必须以电池供电的便携嵌入式系统电源设计都是有帮助的。
根据本文描述的构造模块，读者可以为特定设计选择合适的器件以及设计策略。
为电源电路规定具体的功能和架构模块并非微不足道，这些工作直接影响到电池供电系统的工作时间。
电源系统架构会因嵌入式产品和应用领域的不同而各异。
下图是典型便携嵌入式系统中的电源方案。
下面我们分别定义图中每个组成部分的要求。
假设该产品由电池组或外接电源供电。
电源路径控制器的功能是当有多个电源时，负责切换至合适的电源。
在某些设计中可能需要考虑包括新兴的USB和以太网供电(PoE)等供电方式。
电池保护电路保护电池免受过压、欠压、过热、过流及其它异常状况的损坏;专门的电池充电电路应在一旦有其它供电来源的情况就对电池进行充电;电量计电路连续监测电池电量状况，并为用户和电源管理软件提供电池状态信息。
系统可能需要多个DC-DC功率变换器。
例如开关电源(S MPS)、LDO稳压器、电荷泵等。
这些不同的变换器用于产品设计内所有可能的输入电源和所需的不同电压。
数字接口或硬件按钮控制器负责开启和关闭系统——有时也称软启动。
在一些最近推出的功率变换器中，数字接口也可被用来微调各种变换器产生的输出电压。
在具有功耗意识的电源设计中，这种微调是必需的。
高效电源的标准在嵌入式应用中，电源效率并不限于传统的系统输出功率与系统输入功率之比这样一个定义。
在嵌入式系统，高效电源方案应满足以下标准：1. 采用电池供电时，设备可长时间工作;2. 延长电池寿命(充放电次数);3. 限制元器件和电池本身的温升;4. 提供集成软件智能，以使效率最大化。
事实上，没有单一的指导方针可以最大化电源方案的效率。
不过，设计人员在开发电源系统时会考虑以下几点：电池寿命(充放电次数)取决于电池的充电特性;对锂离子电池来说，制造商通常建议遵循最优充电电流(恒流模式)和终止/预充电电流值。
嵌入式系统设计中的电源管理
嵌入式系统设计中的电源管理嵌入式系统设计中的电源管理是非常关键的一环。
在嵌入式系统中，电源管理的设计直接关系到系统的稳定性、功耗以及电池寿命等方面。
因此，合理的电源管理设计对于嵌入式系统的性能和效率至关重要。
首先，电源管理在嵌入式系统设计中起到了重要的供电作用。
嵌入式系统往往需要在电池供电或外部电源供电的情况下正常工作，而电源管理的设计需要能够有效地管理这两种不同的供电方式，确保系统能够稳定运行。
合理设计的电源管理系统能够有效延长电池的使用寿命，减少功耗，提高系统的稳定性。
其次，嵌入式系统设计中的电源管理也需要考虑到系统的功耗优化问题。
功耗优化是现代嵌入式系统设计中的一个关键课题，特别是在移动设备等电池供电的场景下，功耗的优化显得尤为重要。
合理的电源管理设计能够降低系统的功耗，延长电池的使用时间，提高系统的续航能力，这对于移动设备的用户体验和便携性都是非常有益的。
另外，电源管理设计还需要考虑到在系统运行不同模式下的电源需求。
在嵌入式系统中，通常会有不同的运行模式，例如正常工作模式、睡眠模式等。
在不同的运行模式下，系统的电源需求也有所不同，因此需要设计合理的电源管理方案来满足不同模式下的电源需求，以最大限度地提高系统的效率和性能。
除此之外，电源管理设计中还需考虑到电源管理芯片的选择和设计。
在嵌入式系统设计中，电源管理芯片起着核心的作用，它可以提供多种电源管理功能，如电池充电管理、电源管理、节能管理等。
因此，选择合适的电源管理芯片并设计相应的电源管理电路是电源管理设计中至关重要的一步。
综上所述，电源管理在嵌入式系统设计中扮演着至关重要的角色。
合理的电源管理设计能够提高系统的稳定性、降低功耗、延长电池寿命，并且能够有效满足系统在不同运行模式下的电源需求，从而提高系统的效率和性能。
因此，在进行嵌入式系统设计时，电源管理的合理设计是至关重要的一环，需要充分考虑各种因素，以确保系统的正常运行和优良的性能表现。
嵌入式系统设计中的电源管理技术
嵌入式系统设计中的电源管理技术随着技术的不断发展和应用领域的扩大，嵌入式系统在我们日常生活中的应用非常广泛。
从智能手机到智能家居、汽车电子系统到医疗设备，各种嵌入式系统都需要一个可靠的电源管理技术来确保系统的正常运行。
在本文中，我们将探讨嵌入式系统设计中的电源管理技术的重要性、原理以及常见的应用。
电源管理技术在嵌入式系统中起到非常重要的作用。
它涉及到如何从电源中获取稳定的电压和电流，并将其分配给不同的硬件模块。
首先，我们需要确保嵌入式系统能够在不同的工作状态下提供稳定的电源。
例如，在休眠模式下，系统可以进入低功耗状态，以减少能量消耗。
而在高负载模式下，系统需要提供足够的电源供应来支持所有的硬件模块正常运行。
要实现这一点，电源管理技术采用了多种措施。
其中最常见的是稳压技术，通过使用稳压器来维持电源的稳定性。
稳压器通常采用反馈控制原理，通过不断监测输出电压并与参考电压进行比较，来调整输入电压或输出电流以维持输出电压的稳定。
除了稳压器，电源管理技术还包括电源开关、电源检测、过压和过流保护等功能。
在嵌入式系统设计中，电源管理技术的一个重要考虑因素是能源效率。
由于嵌入式系统通常需要长时间运行，并且很难替换电池，因此能源效率对于系统的续航时间和可靠性至关重要。
要提高能源效率，我们需要考虑以下几个方面。
首先，优化功耗管理。
在设计过程中，我们需要注意选择功耗较低的硬件模块，并在不需要时将其关闭或进入低功耗模式。
此外，合理地设置系统时钟频率可以有效降低功耗。
同时，优化算法和数据结构也可以减少处理器的工作量，从而降低功耗。
其次，利用睡眠模式。
在嵌入式系统中，睡眠模式是一种高效的节能方式。
当系统处于空闲状态时，将未使用的硬件模块关闭，并进入低功耗模式。
通过这种方式，系统可以大大延长电池使用寿命，同时在需要时迅速恢复到正常工作状态。
此外，使用功率管理芯片也可以提高能源效率。
功率管理芯片可以监测系统的能耗，并根据需要调整供电电压和频率。
嵌入式开发的配电系统设计
嵌入式开发的配电系统设计在现代工业领域中，电力供应是生产和运营过程中至关重要的组成部分。
而嵌入式开发的配电系统设计便是为了确保电力供应的稳定可靠与高效运行。
本文将就嵌入式开发中的配电系统设计进行探讨，从需求分析到硬件设计，再到软件开发与集成测试等多个方面来进行说明。
1. 需求分析在配电系统设计的初期阶段，需要进行充分的需求分析，明确系统所需满足的功能和性能要求。
设计者需要了解系统的负载需求、稳定性要求、可靠性要求以及可维护性要求等。
通过充分的需求分析，可以为系统后续的设计和开发工作提供明确的方向。
2. 硬件设计在嵌入式开发中，硬件设计是相当重要的一环。
配电系统需要选取合适的传感器来获取电能负载信息，以及选择适当的开关设备来控制供电状态。
此外，还需要进行电路设计，确保电能传输的可靠性和效率。
设计者要结合系统需求和可行性以及可靠性来选择和设计硬件元件，并进行电路图绘制和PCB布局设计。
3. 软件开发软件开发是嵌入式系统设计的核心环节。
在配电系统设计中，需要进行嵌入式软件的开发，以实现电能的监测、控制和管理等功能。
设计者需要使用相应的编程语言，如C/C++或者汇编语言，来编写程序代码。
在软件开发过程中，需要注意编程规范、模块化设计以及错误处理等方面，以确保软件的稳定性和可靠性。
4. 集成测试在完成硬件设计和软件开发后，需要对配电系统进行集成测试。
集成测试主要是验证系统的各个组件能否协同工作，并检查系统是否满足需求。
在测试过程中，设计者需要制定合适的测试方案和测试用例，进行各项功能和性能的验证和评估。
通过集成测试，可以发现和解决系统中存在的问题，保证系统的稳定性和可靠性。
5. 系统优化配电系统设计完成后，可以进行系统优化工作，以提升系统的性能和效率。
设计者可以对硬件和软件进行优化，例如通过改进电路设计降低功耗，或者优化软件算法提升系统的响应速度。
系统优化需要综合考虑各个环节的影响，并进行全面的评估和测试。
嵌入式硬件设计03
嵌入式硬件设计03
您有没有试过电路板空载时上电一切正常，但带上负载后就“动力不足”呢？不是因为外设“索要”的太多，而是您的电源“给予”的不合理！我们来看一则案例：一位硬件工程师在设计以太网PHY电路时，使用了一个外部LDO芯片产生1.2V以供给PHY芯片的数字和模拟电源。
在低速传输数据时网络通信一路通顺，然而使用1000M全双工通信模式时，出现通信不稳定的囧况！久经排查，才得知PHY芯片在千兆通信模式下1.2V电源的电流大小达到500mA以上，如图1；然而工程师选取的LDO的最大输出能力才只有350mA，如图2，并不足以满足负载的需要。
电源网络为嵌入式系统的各个元器件提供电能。
如果设计不当，各个元器件不能各取所需的电量，系统将工作不稳定，发热量大、重启甚至整个系统处于瘫痪状态。
因而，电源系统电流的合理分配的重要性不言而喻。
嵌入式硬件电源设计根据规模大小、电源芯片类型等可分为系统级设计和模块级设计。
系统级设计通常指根据系统所需来划分电源种类的设计。
模块级设计通常指在确定电源电压种类的情况下，根据负载需求来选择电源转换器的设计。
如图3所示，无论是系统级设计，或者是模块级设计，电源功耗的估算都是必不可少，重中之重的环节。
本文将介绍一种电源电流分配设计的方法。
系统级电源设计需要确定整个系统需要的电源电压种类，如5V，3.3V，。
嵌入式系统的硬件电路该怎样设计
嵌⼊式系统的硬件电路该怎样设计 1、MCU的选择 选择MCU时要考虑MCU所能够完成的功能、MCU的价格、功耗、供电电压、I/O⼝电*、管脚数⽬以及MCU的封装等因素。
MCU的功耗可以从其电⽓性能参数中查到。
供电电压有5V、3.3V以及1.8V超低电压供电模式。
为了能合理分配MCU的I/O资源，在MCU选型时可绘制⼀张引脚分配表，供以后的设计使⽤。
2、电源 (1)考虑系统对电源的需求，例如系统需要⼏种电源，如24V、12V、5V或者3.3V等，估计各需要多少功率或最⼤电流(mA)。
在计算电源总功率时要考虑⼀定的余量，可按公式“电源总功率=2×器件总功率”来计算。
(2)考虑芯⽚与器件对电源波动性的需求。
⼀般允许电源波动幅度在±5%以内。
对于A/D转换芯⽚的参考电压⼀般要求±1%以内。
(3)考虑⼯作电源是使⽤电源模块还是使⽤外接电源。
2、电源 (1)考虑系统对电源的需求，例如系统需要⼏种电源，如24V、12V、5V或者3.3V等，估计各需要多少功率或最⼤电流(mA)。
在计算电源总功率时要考虑⼀定的余量，可按公式“电源总功率=2×器件总功率”来计算。
(2)考虑芯⽚与器件对电源波动性的需求。
⼀般允许电源波动幅度在±5%以内。
对于A/D转换芯⽚的参考电压⼀般要求±1%以内。
(3)考虑⼯作电源是使⽤电源模块还是使⽤外接电源。
3、普通I/O⼝ (1)上拉、下拉电阻：考虑⽤内部或者外部上/下拉电阻，内部上/下拉阻值⼀般在700Ω左右，低功耗模式不宜使⽤。
外部上/下拉电阻根据需要可选10KΩ～1MΩ之间。
(2)开关量输⼊：⼀定要保证⾼低电压分明。
理想情况下⾼电*就是电源电压，低电*就是地的电*。
如果外部电路⽆法正确区分⾼低电*，但⾼低仍有较⼤压差，可考虑⽤A/D采集的⽅式设计处理。
对分压⽅式中的采样点，要考虑分压电阻的选择，使该点通过采样端⼝的电流不⼩于采样最⼩输⼊电流，否则⽆法进⾏采样。
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嵌入式硬件设计03-用电源树搞定电流分配
您有没有试过电路板空载时上电一切正常，但带上负载后就“动力不足”呢?不是因为外设“索要”的太多，而是您的电源“给予”的不合理!我们来看一
则案例：一位硬件工程师在设计以太网PHY电路时，使用了一个外部LDO芯片产生1.2V以供给PHY芯片的数字和模拟电源。
在低速传输数据时网络通信一路通顺，然而使用1000M全双工通信模式时，出现通信不稳定的囧况!久经
排查，才得知PHY芯片在千兆通信模式下1.2V电源的电流大小达到500mA
以上，如表1电源电流计算表
在对各个功能模块进行电流的估算时，若器件数据手册没给出其最大值，则一般取额定值的1.5~2倍;而特殊模块，如AW28A核心板，其电源消耗较为复杂，最大值以典型值的5倍计算。
电源芯片的参考转换效率为80%。
工程师可根据电源电流计算表的典型值进行电源系统的设计，并以最大值来进行校验。
再者，在设计电源系统时还得考虑模块的同步系数，即在同一时间内，参与消耗电流的器件的比例，一般为0.5~0.7，选取值根据实际的系统来决定。
为保证电源系统的稳定性，我们可选取同步系数0.5，即同一时间内，系统中
半数耗电模块的电流值取最大值，其它的取额定值来计算器功耗。
2.绘制电源树上述电源树中，12V转5V的DC-DC为电源系统的第一个转换关卡，需要给予足够的余量，可使用MPS公司的MP1652/MP1653，其分别适用于12V，2A/3A的电源系统。
而具备超低静态功耗的MP2162则能为需要精细化电流的后级系统模块提供更好的解决方案。
3.电源IC的选型基本原则
遵循不要“大牛拉小车”或“小牛拉大车”的基本原则。
选用电源芯片时为。