微控制器通常具有不止一個低功耗睡眠模式，從局部存儲器和大多數外設保持供電但CPU內核本身待機的輕度睡眠模式，直到大多數功能禁用和掉電的深度睡眠模式。由于越來越少的外設和內核功能保持啟用，因此增加了節省的能量。但是，這種設計存在重大的折衷。

 

一般說來，IoT傳感器節點需要對其周圍的環境進行監測，并在系統條件發生變化時做出反應。對于低功耗嵌入式系統，特別是在采用能量采集系統時依賴間歇電源的嵌入式系統來說，優化的關鍵就是找到仍然能夠對實時事件做出適當反應的最低功耗睡眠模式。

 

在實際系統中的微控制器最低能量睡眠模式，一般是由實時時鐘處理基本的內務管理功能，并且定期喚醒系統來檢查活動。例如每秒喚醒系統以檢查外部條件的變化，如果需要軟件處理輸入的話，便轉而完全喚醒處理器內核。但是，在報警情況相當少，而且間隔并不均勻的系統中，這種輪詢式方法是非常浪費的。

 

如果讓系統使用較高能量的睡眠狀態來處理I/O，一旦超過閾值便可以快速喚醒處理器內核，從而確保對隨機中斷做出更快的響應；但是這些模式可能消耗能量庫，使得處理器沒有足夠的功率來響應。但是，我們有可能可以結合深度睡眠模式的長處，而仍然對關鍵輸入作出快速響應。

 

有些超低能量實時時鐘設計可以檢測外部事件，例如硬件中斷引起的問題或比較器感測到的輸入電壓變化。當檢測到外部事件時，系統可迅速轉向喚醒狀態，不會因為執行輪詢策略而引起功率損失，并且最大限度地延長了系統處于深度睡眠模式的時間。

 

在處理軟件時，重要的是確保每個時鐘周期可以實現最高工作量。在傳遞給用戶與/或云端之前，許多IoT傳感器應用需要使用信號處理算法來檢測問題和預處理數據。這不僅要求使用32位處理器架構而不是8位處理器架構(因為32位處理器只需更少的周期便可處理這些數學運算)，而且要求采用全面支持定點和浮點信號處理指令的架構。用于浮點運算的硬件支持，可以確保在減少很多的周期內完成運算，從而允許內核快速返回到更節能的睡眠狀態，進一步降低總體系統級能耗。這種要求組合需要選擇ARM Cortex-M4F這樣的處理器，也就是Ambiq Apollo系列所采用的處理器。

 

由于能效提升從系統級降低到低電壓水平的電路運作，將電壓控制推動到極限，使得能量采集能夠成為物聯網日益廣泛的傳感器設計的可行選擇。

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