功耗优化
﹀
﹀
﹀
设备的“高寿命”得益于对功耗的优化。目前功耗的优化，主要体现在两个方面：
1）主控芯片（MCU）周围电路，即硬件电路的优化；
2）软件可控的优化。
其次作为开关，它需要识别用户的物理按压。所以在不影响正常功能的前提下，硬件电路的设计应尽可能简单，以避免不必要的功耗损失。诸如开关此类，通常只需要在基本电路（芯片外接电源、地、晶振等）的基础上，添加按键识别部分即可，如下图所示。
当按键被按下，会改变连接管脚的电平状态，进而触发按键事件。对于普通智能开关，MCU基本电路加上图中的附加电路，硬件结构基本上就完成了。
硬件是基础，但真正意义上的功耗优化还是依赖软件端的实现。首先，我们需要知道所有芯片内部都是由复杂的电路构成，我们无法通过物理的方法改变电路的构造，只能通过软件编码的方式去控制。芯片的引脚实际上是芯片内部电路暴露出的硬件接口，开发者可以根据需求去设计相应的外部电路进行连接。所以，对于一个确定的电路构成，我们能做的就是通过软件去控制芯片内部的电路，包括对功耗的控制。
比如，在幻腾随心开关的研发上，我们做了如下工作来降低功耗：
⊙ 关闭所有无用外设，如UART。
⊙ 开关只连接芯片的一个通用I/O口，其他未被使用的通用I/O口需要对其进行初始化操作，即断开与内部电路的连接，防止功耗损失。
⊙ 使能芯片自带的DC/DC电源转化器取代LDO，可以节约40%功耗，主要体现在数据发送和接收上。
⊙ 开关内部需要用到定时器，采用RTC取代Timer，功耗上降了60~70uA。
⊙ 在意外中止调试情况下，需重置调试口，否则会引起10~20uA的增加。
⊙ 芯片工作离不开时钟信号，低频时钟信号可以通过内部RC振荡器或者外部晶振产生，经测量，使用外部晶振会降低0.4uA的系统功耗。
⊙ 通过上述优化，开关空闲的状态下，平均功耗为2.4uA。0dB下的发射电流为5.3mA，接收电流为5.4mA。将发射和接受功率增加+4dB，会产生2.2mA电流的增加。
5～8年
幻腾AI实验室的测量结果显示：幻腾开关在静默状态下每秒电流大小约为2.4uA。按一次开关，开关向外发送完数据后，会将自身状态由低功耗态切换至数据接收状态，整个过程持续时间约为30ms，平均电流为12mA。与此同时，按键也会触发开关广播，广播时长30s，平均电流50uA。
终端设备级分布式自动化系统（ELDA）是幻腾物联网边缘控制的精髓，幻腾通过该系统给设备下发自定义的规则配置文件，使得设备自身控制或受控能力得到最大限度地解放。
例如，在ELDA的帮助下，随心开关可以一键触发情景，实现对同样被ELDA所覆盖的投影仪、灯、幕布等设备的控制。
再比如，对于两个随心开关控一个灯的情形，假设两个开关当前状态按一下都是触发开灯指令，那么当一个开关按下之后，再按另一个开关，灯应该做怎样的响应？
从理论上说，灯收到另一个开关的指令也是开灯，灯自身无状态变化。但是从用户体验的角度，用户只想关掉灯而不管你是哪个随心开关，也不想为了关灯而多按一次。
所以这种情况下，就需要ELDA在开关触发之后添加灯与开关的数据交互。随着被控设备的增加，交互的数据量也会增加，这就意味着需要延长开关数据接收状态的时间，如从30ms提升至60ms。
该情形下，还是按照之前假设的条件一天按100次，功耗为：
支持使用时间为：
为了追求功耗的最佳实践，针对上述场景，我们还能继续优化。例如，按压开关会触发广播，广播一般用于手机直控设备或者配置设备入网，通常情况下操作频次不会太高。所以，可以通过长按开关5秒等方式触发设备广播，取消点触的触发方式。这部分的功耗相比于设备整个生命周期的功耗可以忽略不计。
在此情况下，被ELDA覆盖的开关优化后一天的功耗：
支持使用时间：
由此可见，功耗得到良好的优化。
当然，开关只是幻腾低功耗产品中代表性的一个，类似的低功耗产品还有人体探测传感设备、智能门磁等。这些设备适配幻腾生态，在物联网中扮演重要角色。而针对功能复杂带来的功耗提升，幻腾也在抽丝剥茧、层层优化，努力追寻功能与寿命的理想平衡点。随着产品更新换代，这样的工作会一直持续下去。
嵌入式软件开发高级工程师，负责完善幻腾无线通讯协议，多种协议的融合共存系统开发。曾任职于全球领先的移动安全解决方案公司捷德（Giesecke & Devrient GmbH），负责集团核心硬件电路与应用层功能的设计研发。
