電力効率の高い組み込みシステムの設計は、IoTデバイス、ウェアラブルテクノロジー、リモートセンサーなどの低消費電力を必要とするアプリケーションにとって不可欠です。低電力の使用を実現するには、ハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントの慎重な計算と戦略的選択が含まれます。

パワー消費量の把握

組込みシステムにおける消費電力は、スタンバイ時の動作とアイドル力などのさまざまな要因に依存します。総エネルギー使用量を計算すると、異なるコンポーネント間で電流の引出や電圧を測定することが含まれます。

主変数は下記のものを含んでいます:

  • 現在の(I):])は、部品によって描画される電流の量です。
  • 電圧(V):]])システムの動作電圧。
  • アクティブ時間(t):]]) 期間構成は、積極的に電力を消費します。

消費されるエネルギー(E)は式を使用して推定することができます:

E = V×I×t

低電力設計のための戦略

エネルギー効率の高い戦略の実装には、ハードウェアの選択肢とソフトウェアの最適化が含まれます。低電力コンポーネントを選択し、運用モードの管理は重要なステップです。

共通の戦略は下記のものを含んでいます:

  • ダイナミック電圧と周波数スケーリング(DVFS): ワークロードに基づいて電圧と周波数を調整します。
  • 電源ゲート:] 電源をオフにし、アイドルコンポーネントに電源をオフにします。
  • ] スリープモード:[]] は、システムが非アクティブ時に低電力状態にします。
  • 効率的なソフトウェアアルゴリズム:[]処理時間とエネルギー使用量を削減します。

低電力用途の計算

エネルギー効率を最適化するために、計算には、システムコンポーネントのデューティサイクルが含まれている必要があります。例えば、センサーがアクティブモードの時間の10%を動作させ、スリープモードの90%が動作する場合、平均消費電力はそれに応じて推定することができます。

平均出力(P]avg)は、次のように計算できます。

[]Pavg[[]] = P[] アクティブ]×デューティサイクル+ P] スリープ]×(1 - デューティサイクル)