如何优化物联网设备的功耗

完善物联网设备的最佳功耗方法不仅仅是一个变量，而是设计人员、开发人员和用户遵循的一系列流程，以延长物联网设备的使用寿命和可靠性。

您必须问：设备是移动的还是固定在一个地方？它感知和共享什么样的数据？多久一次？部分有多种选项可用于优化功耗和提高节能性能：硬件能源优化、网络优化、软件能源优化和能量收集。让我们了解如何将它们组合在一起。

硬件能源优化

作为设备设计人员，您希望为物联网应用选择节能的微控制器单元 (MCU)。计算要求可能迫使您选择 8 位或 32 位 MCU，但请确保将能量要求作为选择的重要参数。另外，微控制器并不是硬件设计中唯一消耗能源的部分。最小化功耗的另一个关键是确保使用低功耗传感器和节点。传感器的设计很大程度上决定了设备的功耗。除了有源组件外，还应检查电池类型和可能存在漏电流的无源组件。

选择具有不同速度和类型的定时器和时钟的 MCU，为您提供多种调整电池消耗的方法

如果可能，请禁用未使用的 RAM 的电源

最小化内部外设数量并禁用未使用的外设

在电路板上使用宽电源走线

使用高效开关稳压器而不是线性低压差稳压器

网络优化

为物联网设备选择连接解决方案 会对应用程序组件的选择、连接对象的性能及其能耗产生严重影响。低功耗物联网应用需求推动了用于长距离连接的 LPWAN（LoRaWAN、LTE-M 和 NB-IoT）以及用于需要中短距离通信的电池供电物联网设备的 BLE 的出现（表 1） 。两个节点之间的距离、拓扑、数据速率和消息大小都会影响传输时间，从而影响功耗。

确保您的设备的传输频率精度尽可能严格

不要侵犯邻居的带宽并遵守相关标准

确保您的设备仅在有有用数据时才传输

优化软件以实现低能耗

在低功耗和活动模式下对设备进行编程将对节省电池电量产生显着影响。低功耗管理的新发展推出了各种超低功耗睡眠模式，这些模式提供了比运行或空闲模式更可接受的粒度级别 - 待机、打瞌睡、睡眠和深度睡眠等。对您的应用程序进行编程以花费处于 MCU“活动”模式的时间尽可能短。这可能意味着简化计算、批处理操作或过渡到异步和中断驱动的设计。

增加设备处于低功耗睡眠状态的时间

提高时钟速度以更快地完成处理并使用低功耗定时器进行唤醒

高效编码以确保应用程序不会执行不需要的任务

考虑固件选择和更新的影响

避免过多的推送通知

智能监控和预测性维护

能量收集

能量收集 可以提供从周围环境捕获的潜在用之不竭的电能供应。该能量可以补充或替代原电池或电池组，具体取决于应用和可用的环境能量。您可以利用收集到的能量直接为电路供电或将其存储在缓冲器中直至需要为止。除了源换能器本身之外，采集设计还具有三个子功能：从换能器提取能量的电路、能量存储元件（电池或超级电容器）以及控制能量流的采集管理电路进入电池，电子流作为电能从电池中流出。（图2）