中心議題：

• 能源調試及軟件描述在超低功耗的應用技術
• energyAware Profiler減少開發功能上正確和能量優化的代碼所需時間

解決方案：

• 關鍵要知道在何處消耗資源
• 一個低能量的外圍設備套裝組合實現的
• 不能忽視應用源代碼的作用

今天幾乎所有微控製器的應用都需要更多了解它們在內存、時鍾周期及最重要的部分—nengyuanfangmianshiruhexiaohaobaoguideziyuande。suirangongchengshimenkenengbennengdizhidaoyouxieyingyonghuixiaohaodiaoyixienenglianghuonengyuan，danzhiyoutongguojinyibudejiance，zhezhongzhijiaocainengdedaozhengshi。tongchangqingkuangxia
，jiancedexingshishizaigeidingshijianneijinxingjiandandepingjundianliuceliang，ranhouzaituiduanchu，birushuo
，yijiedandianchidezongdeyuqishouming。

xianzairenmengengjiazhongshikepeizhihekebianchengdejiejuefangan，zhuyaoshiyinweizaiweikongzhiqizhong

，nengyuanxiaohaohendachengdushangzhijielaiziyuchulineihehexuduowaiweishebeidehuodong，zheyeshiweishenmexianzaibandaotichanyeduichaodigonghaoweikongzhiqijiejuefangandexuqiuliangjijuzengjiadeyuanyin。

傳統上
，在大多數能源敏感的應用中人們一直采用8位或16位的設備，因為這些設備的內核很小

，門相對較少, 泄漏電流的水平較低。然而今天的應用要求的處理能力要比8位或16位內核所能集合的更強大。

過去人們普遍假定32位內核產生的電流在節能模式下就會有益於能量敏感的應用。今天看來這是一種誤解。利用現有的全套低功耗設計技術， 32位內核才可以實現低功耗模式
，節能效果和8位內核一樣好
，甚至更好。

Energy Micro生產的EFM32 Gecko微控製器是一種新的節能設備
，是專門開發來用在MCU操作所有階段的產品，可減少電流和時間（即: 真正的能量）。圖1簡要說明了

，與尺寸較小的處理器內核相比，這種以ARM Cortex™- M3為基礎的設備完成任務的時間更快，更能在低功耗模式下花更多的時間，從而進一步降低平均功耗。 如圖2所示，Gecko已證明了它所消耗的能量僅為8位、16位或32位解決方案所需能量的四分之一。這一性能在很大程度上是通過一個低能量的外圍設備套裝組合實現的，這個組合包括外圍反射係統（使得外圍設備圍繞內核自動運作）、五個不同的和分級的低能量模式和非常快速的喚醒時間。 要實現目標應用中盡可能低的能源消耗
，我們不能忽視應用源代碼所發揮的關鍵作用。如果電池壽命被充分最大化了, 源代碼的設計就要盡量使用低能量的外圍設備和低能量模式。
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由於源代碼庫規模的增長,源代碼變得越來越難以識別，例如，當需要中斷服務程序來取代循環時：一個簡單的代碼疏忽可能會導致處理器繼續保持全麵活躍,同時等待某個外部事件的發生，而不是進入節能睡眠模式。

在zai檢jian查zha代dai碼ma或huo在zai理li想xiang條tiao件jian下xia進jin行xing測ce試shi時shi，這zhe種zhong偽wei隨sui機ji事shi件jian很hen容rong易yi被bei忽hu略lve，而er且qie在zai浸jin泡pao試shi驗yan中zhong很hen難nan捕bu捉zhuo到dao它ta。同tong樣yang，即ji使shi是shi最zui有you經jing驗yan的de工gong程cheng師shi可ke能neng也ye無wu法fa獨du自zi從cong一yi張zhang純chun粹cui的de代dai碼ma列lie表biao中zhong識shi別bie出chu消xiao耗hao了le不bu定ding量liang能neng源yuan的de代dai碼ma。

suirantongguowanyongbiaoyueduhuoshiboqigenzongkenenghuicechugeidingshijianneidenenghaopingjunshuiping
，taquebunengcechutedingshijiansuoxiaohaodedianliu。tongyang，luojifenxiyikeyixianshimougetebiechengxukaishiyunxingdeshijianhecishu
，danquebunengjiangciyudianyonglianxiqilai。

利用創新科技
，Energy Micro開發了一種克服這些限製的解決方案，該方案不僅提供了所用的瞬時能量水平，也將信息與當時實際采用的代碼聯係了起來。

energyAware Profiler是用於PC的一種能量調試工具
，它采用了現有的EFM32 Gecko開發工具包中的專用Advanced Energy Monitoring (先進能源監控AEM）係統。AEM能顯示開發工具包裏印刷線路板上液晶顯示器應用的實時耗電量，如圖3所示，在運用Profiler軟件時

，能源調試的真正能量才得以實現。 該軟件通過USB接口在Windows和開發工具包界麵上運行。來自開發工具包裏的基本數據使PC顯示出運行在目標MCU上的應用代碼的實時能量剖麵。

默認配置顯示出時間推移中的能量水平
，使工程師能識別出某個關注區域裏使用的能源可能比預期的高了。隨著時間的推移, 係統推斷出的電池供電應用的預期壽命指標比通過一張數據表中估算出最好和最差情況下的數據更準確。

在與energyAware Profiler一同使用時，AEM係統采用一個基於ARM的串行接口收集應用中的其它信息。傳遞給它的數據采用AEM係統的硬件進行解碼，然後再傳到PC上。這項活動的非侵入性意味著目標的能源剖麵不以任何方式改變。

其它數據包括重要的調試信息，包括Program Counter(程序計數器)，它使energyAware Profiler能(neng)及(ji)時(shi)識(shi)別(bie)在(zai)某(mou)個(ge)特(te)定(ding)時(shi)刻(ke)采(cai)用(yong)的(de)實(shi)際(ji)源(yuan)代(dai)碼(ma)
，如(ru)能(neng)量(liang)圖(tu)所(suo)示(shi)。這(zhe)會(hui)立(li)刻(ke)向(xiang)工(gong)程(cheng)師(shi)指(zhi)出(chu)該(gai)程(cheng)序(xu)產(chan)生(sheng)高(gao)能(neng)耗(hao)的(de)任(ren)何(he)區(qu)域(yu)，將(jiang)代(dai)碼(ma)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)以(yi)降(jiang)低(di)整(zheng)體(ti)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)。見(jian)圖(tu)4。 該圖通過寬度和高度的軌跡和快速的量級來代表能量的使用。下麵是獨立的峰值 – 很容易通過使用示波器來監控電源的電流進行識別- 實(shi)際(ji)上(shang)可(ke)能(neng)並(bing)不(bu)需(xu)要(yao)進(jin)一(yi)步(bu)調(tiao)查(zha)，而(er)長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)相(xiang)對(dui)較(jiao)少(shao)的(de)活(huo)動(dong)其(qi)實(shi)也(ye)代(dai)表(biao)無(wu)用(yong)循(xun)環(huan)可(ke)以(yi)輕(qing)易(yi)被(bei)中(zhong)斷(duan)驅(qu)動(dong)的(de)事(shi)件(jian)所(suo)取(qu)代(dai)，這(zhe)將(jiang)使(shi)設(she)備(bei)進(jin)入(ru)一(yi)個(ge)節(jie)能(neng)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)的(de)過(guo)渡(du)期(qi)。
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通過查看這些與源代碼緊密相關的圖表資料
，工程師很快就能夠在一個項目中識別、放棄和優先考慮具體的程序，避免不必要的能源使用量。這很容易轉化為一個量級的低能源消耗，因此
，是更為有效的應用。

在zai為wei一yi個ge設she備bei或huo應ying用yong設she定ding額e定ding功gong率lv時shi，參can考kao數shu據ju表biao對dui工gong程cheng隊dui而er言yan是shi司si空kong見jian慣guan的de。然ran而er，正zheng如ru我wo們men之zhi前qian提ti到dao的de，能neng源yuan和he功gong率lv根gen本ben不bu一yi樣yang，很hen多duo低di功gong耗hao設she備bei使shi用yong更geng多duo的de能neng源yuan，因yin為wei它ta們men在zai一yi個ge較jiao長chang時shi期qi內nei很hen活huo躍yue。由you於yu這zhe個ge原yuan因yin，我wo們men不bu能neng忽hu視shi電dian源yuan管guan理li的de時shi間jian軸zhou，但dan很hen少shao能neng以yi一yi個ge可ke靠kao的de方fang式shi實shi現xian它ta。

顯然在這種情況下該軟件的剖麵是至關重要的。可惜大多數的軟件工程師並未深刻意識到哪個代碼具有公開的“能源效率”。這zhe不bu是shi批pi評ping，而er是shi觀guan察cha的de結jie果guo，我wo們men不bu能neng把ba軟ruan件jian看kan成cheng先xian天tian資zi源yuan不bu足zu，說shuo它ta超chao出chu了le傳chuan統tong的de時shi鍾zhong周zhou期qi和he記ji憶yi的de條tiao件jian。不bu過guo
，今jin天tian每mei個ge時shi鍾zhong周zhou期qi仍reng在zai消xiao耗hao能neng源yuan, 減少消耗是工程師們開發超低能源應用時所要麵對的主要挑戰。

ciwai，jianshaoshizhongzhouqizhijieguanxidaoshiyongjiaoshaodenengliang
，zhengqueyouhuashizhongzhouqitigonglejiaojiadezhengtinengliangpoumian。henmingxian

，yigegongnengshangzhengquedechengxubuyidingnengtongguoshejiyouhuanengyuanxiaolv。

為EFM32 Gecko MCU開發的energyAware Profiler技術有一個從0.1μA至100mA的動態範圍

，應用的精細調試與功能調試同時進行
，從而將開發時間的結果最大化了。

能源調試以及軟件描述在超低功耗應用和技術中變得越來越關鍵。雖然EFM32 Gecko MCU是一種固有的低功率技術
，隨著時間的推移, 保(bao)持(chi)較(jiao)低(di)的(de)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)與(yu)應(ying)用(yong)的(de)性(xing)能(neng)之(zhi)間(jian)有(you)著(zhe)內(nei)在(zai)的(de)聯(lian)係(xi)。這(zhe)使(shi)得(de)它(ta)在(zai)短(duan)期(qi)內(nei)受(shou)麵(mian)向(xiang)應(ying)用(yong)的(de)條(tiao)件(jian)限(xian)製(zhi)，很(hen)難(nan)模(mo)擬(ni)。雖(sui)然(ran)數(shu)據(ju)表(biao)可(ke)能(neng)會(hui)幫(bang)助(zhu)一(yi)位(wei)工(gong)程(cheng)師(shi)了(le)解(jie)在(zai)一(yi)定(ding)條(tiao)件(jian)下(xia)某(mou)個(ge)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)的(de)能(neng)源(yuan)數(shu)量(liang)
，但(dan)是(shi)隻(zhi)有(you)當(dang)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)真(zhen)的(de)實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)了(le)，該(gai)數(shu)據(ju)表(biao)的(de)數(shu)字(zi)才(cai)真(zhen)的(de)會(hui)得(de)到(dao)檢(jian)驗(yan)。

工程師們有了經驗和足夠的時間
，就能夠開發出功能上正確和能量優化的代碼，而有了energyAware Profiler的(de)幫(bang)助(zhu)，所(suo)需(xu)的(de)時(shi)間(jian)和(he)專(zhuan)業(ye)知(zhi)識(shi)明(ming)顯(xian)減(jian)少(shao)了(le)，不(bu)論(lun)所(suo)有(you)工(gong)程(cheng)隊(dui)的(de)時(shi)間(jian)壓(ya)力(li)有(you)多(duo)大(da)都(dou)能(neng)趕(gan)上(shang)進(jin)度(du)。工(gong)程(cheng)隊(dui)現(xian)在(zai)更(geng)好(hao)地(di)配(pei)備(bei)了(le)低(di)功(gong)率(lv)技(ji)術(shu)及(ji)能(neng)源(yuan)描(miao)述(shu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，可(ke)以(yi)應(ying)對(dui)真(zhen)正(zheng)低(di)能(neng)源(yuan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)設(she)計(ji)挑(tiao)戰(zhan)了(le)。