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单片机低功耗软件架构设计实战

共计 30 章节
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01
低功耗设计概述
为什么低功耗很重要 · 功耗的组成（动态功耗与静态功耗） · 低功耗设计的挑战与收益
低功耗设计概述为什么低功耗很重…
02
MCU核心功耗机制
MCU工作模式详解（Run · Sleep · Deep Sleep
MCU核心功耗机制
03
软件架构基础
分层架构思想（HAL/OS/App） · 事件驱动与轮询的功耗对比 · 状态机在低功耗中的应用
软件架构基础HAL/OS/App
04
任务调度与功耗管理
Tickless调度器原理 · 空闲任务钩子函数 · 任务优先级对功耗的影响
任务调度功耗管理
05
外设的低功耗控制
GPIO的功耗陷阱（上拉/下拉/浮空… · 定时器的低功耗模式选择 · ADC的采样策略与功耗优化
外设的低功耗控制GPIO
06
通信模块的低功耗设计
UART的低功耗唤醒（RX中断） · SPI的时钟停止策略 · I2C的地址匹配唤醒
通信模块的低功耗…UART
07
无线通信（BLE/WiFi）功耗管理
广播间隔与连接间隔的权衡 · 数据包长度优化 · 睡眠与唤醒策略
BLE/WiFi无线通信
08
传感器数据采集策略
间歇采样与连续采样的选择 · FIFO缓冲区的使用 · 数据预处理减少传输量
传感器数据采集策…间歇采样
09
电源管理单元（PMU）设计
PMU状态机设计 · 电源轨道的动态切换 · 负载开关的控制逻辑
PMU电源管理单元
10
电池电量管理
电池特性与放电曲线 · 电量监测（库仑计/电压法） · 低电量告警与保护策略
电池电量管理电池特性
11
实时时钟（RTC）与唤醒源
RTC的配置与校准 · 外部中断唤醒 · 定时器唤醒与周期性任务
RTC实时时钟
12
内存与存储的低功耗设计
Flash读写的功耗特性 · RAM保持与掉电策略 · DMA传输减少CPU干预
内存存储的低功耗设计
13
软件计时与超时管理
软件定时器的功耗影响 · 高精度计时与低功耗模式的冲突 · 超时唤醒机制
软件计时超时管理
14
中断与事件系统
中断延迟与功耗的平衡 · 事件驱动的唤醒机制 · 中断嵌套对功耗的影响
事件系统断延迟
15
调试与低功耗的冲突
调试接口（SWD/JTAG）的功耗 · 日志打印对功耗的影响 · 低功耗下的调试技巧
调试低功耗的冲突
16
功耗测量与 profiling
硬件测量工具（万用表/示波器/功耗分… · 软件 profiling 方法 · 功耗数据的解读
profiling功耗测量
17
常见低功耗陷阱与避坑
GPIO漏电流 · 未使用外设的时钟 · 看门狗定时器的功耗
常见低功耗陷阱避坑
18
RTOS 在低功耗中的角色
FreeRTOS 的 Tickles… · RTOS 空闲任务的功耗优化 · 消息队列与事件标志组的功耗考量
RTOS低功耗
19
裸机 vs RTOS 低功耗设计
裸机系统的简单性与功耗控制 · RTOS 的灵活性与开销 · 如何根据项目选择
vsRTOS
20
低功耗设计模式（Design Patterns）
策略模式（动态切换功耗模式） · 观察者模式（事件驱动） · 状态模式（功耗状态机）
DesignPatterns
21
电源序列与上电时序
多电压域的上电顺序 · 复位信号的时序要求 · 电源稳定时间对系统的影响
电源序列上电时序
22
低功耗 Bootloader 设计
Bootloader 的功耗优化 · 跳转前的设备状态保存 · 升级过程中的功耗控制
Bootloader低功耗
23
安全与低功耗的平衡
加密运算的功耗开销 · 安全启动的功耗影响 · 低功耗下的安全策略
安全低功耗的平衡
24
多核/多处理器系统的低功耗
异构计算的功耗分配 · 核间通信的功耗优化 · 动态核启停策略
多核多处理器系统的低…
25
工业应用案例
传感器节点（温湿度/压力）的低功耗设… · 数据上报周期与功耗的权衡 · 电池寿命估算
工业应用案例传感器节点
26
消费电子应用案例
智能穿戴设备的低功耗设计 · 心率监测的功耗优化 · 屏幕刷新率的动态调整
消费电子应用案例智能穿戴设备的低…
27
物联网（IoT）应用案例
NB-IoT/Cat-M 模块的低功… · MQTT/CoAP 协议的功耗优化 · 云端交互的功耗控制
IoT物联网
28
汽车电子应用案例
CAN/LIN 总线的低功耗唤醒 · 车身控制模块的睡眠模式 · AUTOSAR 的功耗管理
汽车电子应用案例CAN/LIN
29
低功耗设计文档与评审
功耗需求文档的编写 · 设计评审 checklist · 测试用例与验收标准
低功耗设计文档评审
30
未来趋势与总结
新兴低功耗技术（近阈值计算/非易失性… · AI 在功耗优化中的应用 · 课程总结与展望
未来趋势新兴低功耗技术