电池供电设备的开发人员通常面临着提供高水平的功能和性能，同时限度地延长电池寿命的挑战。水流量计和燃气流量计、医疗监控设备和远程传感器等应用通常需要单块电池的电池寿命长达数月甚至数年。在某些情况下，开发人员还面临着开发完全没有电池的下一代产品的挑战，需要从热、振动和光等环境来源收集能量。此外，随着更多应用对更长电池寿命和更小电池的需求不断增加，用户不断要求其产品具有更多功能和更高性能。

为了限度地提高功能和电池寿命，这些电池供电应用的开发人员必须在其系统架构和设计中考虑许多因素。在这些应用中，微控制器是主要的功耗设备，开发人员必须仔细考虑能源的使用方式。本文重点介绍微控制器消耗能量的主要模式，描述每种模式中必须考虑的关键参数，并为开发人员提供一个整体框架，以便在特定应用的环境中评估和比较微控制器。通过了解微控制器消耗能量的多种方式，开发人员可以做出系统架构决策、选择组件并为微控制器用户提供优化的功能和更长的电池寿命。

功率不仅仅是一个数字

为了限度地延长电池寿命，开发人员必须限度地减少产品生命周期内的功耗。总功率和能量定义为：

功率 = I x V

能量 = I x 时间 x V

为了限度地减少系统微控制器的功耗或能耗，开发人员只需检查产品数据表即可确定应用所需的 CPU 频率下消耗的电流。将该电流乘以电池电压，并使用所得数据选择功耗的微控制器。这看起来很简单；但是，请考虑一些有关典型应用的假设问题，以确定这种功耗观点是否全面：

当微控制器不运行时系统是否进入待机模式？

系统是否需要在特定的时间间隔自动唤醒自己？

系统是否进行任何真实世界的模拟信号测量？

系统是否需要记录任何数据以供日后分析或传输？

虽然这些只是开发人员在优化功耗时必须考虑的几个问题，但大多数电池供电的应用程序对上述几个问题的回答都是“是”。查看微控制器电流和电压的简单方法并不能准确表示微控制器功耗。

模型遥感应用

为了让开发人员全面了解微控制器功耗，他们必须考虑四个主要功耗类别：

待机功耗——典型的微控制器应用在产品生命周期的大部分时间都处于低功耗待机模式，等待内部或外部事件来唤醒 CPU 来处理数据、做出决策并与其他系统组件进行通信。在许多电池供电的应用中，待机功耗消耗的能量和电池寿命。

外设电源 – 现代微控制器集成了许多智能外设，允许与其他系统组件进行通信并测量真实世界的信号。在测量模拟信号的系统中，这会对电池寿命产生重大影响。

数据记录能力——大多数微控制器应用都会记录数据以供稍后分析或传输。该数据使用微控制器内部或外部的非易失性存储器进行记录。根据必须记录的数据的频率和数量，数据记录会极大地影响电池寿命。

有功功率 – 了解 CPU 主动处理时的功率对于限度地延长电池寿命至关重要。