超低功耗嵌入式系统设计技巧,摘要：低功耗是嵌入式系统的发展趋势，也是便携式嵌入式设备设计中要解决的关键问题之一。对影响嵌入式系统功耗的因素进行了分析，指出了降低系统功耗的途径，从硬件设计和软件设计两个方面阐述了超低功耗嵌入式系统 超低功耗嵌入式系统设计是现代电子技术领域中的一个重要课题，特别是在便携式设备中，如智能手机、可穿戴设备等，电池寿命是决定用户体验的关键因素。本文将深入探讨如何设计超低功耗的嵌入式系统，从硬件和软件两方面提供策略。 了解影响嵌入式系统功耗的因素至关重要。集成电路功耗是主要考虑的方面，特别是动态功耗和静态漏电功耗。动态功耗源于电路状态的快速切换，这与电源电压、活动因子（电容充放电次数）、负载电容和工作频率有关。降低电源电压、减少电容充放电次数和降低工作频率都是有效降低动态功耗的方法。静态漏电功耗则包括亚阈值电流和反向偏压电流，通常在低功耗设计中相对较小，但随着技术节点的缩小，其重要性逐渐凸显。 除了集成电路自身的功耗，还有其他因素不容忽视，如纯电阻元件的功率损耗、有源开关器件在状态转换时的能量消耗、非理想元件的等效电阻损耗以及印制电路板走线的功率损耗。为了降低这些损耗，应尽量减少电阻元件的使用，选择低功耗的开关器件，优化电路布局减少走线电阻，并采用低ESR的储能元件。 降低系统功耗的途径主要包括选择低功耗的集成电路，比如采用低功耗的CMOS芯片，优化电源管理，如分层供电和动态电压频率调整，以及通过设计低功耗的微处理器，如Philips P8XLPC、TI MSP430、Micro-chip PIC或NXP ARM Cortex-M0等。此外，还可以通过睡眠模式、深度睡眠模式或休眠模式来节省能量。 在硬件设计上，全CMOS化的设计能显著降低功耗。此外，硬件设计原则应遵循“电压能低就不高，频率能慢就不快，系统能静(态)就不动(态)，电源能断就不通”。例如，使用低电压电源，降低时钟频率，设计能够快速进入和退出的低功耗模式，以及利用电源门控技术来切断不必要的电源。 在软件层面，优化程序设计也对降低功耗起到关键作用。例如，避免冗余计算，减少唤醒事件，优化内存访问模式，以及采用能源效率高的算法。此外，软件还能协调硬件资源，如智能调度任务，确保处理器在空闲时进入低功耗状态，或者根据任务需求动态调整工作频率和电压。 设计超低功耗嵌入式系统需要从多角度出发，综合考虑硬件和软件设计，以实现最佳的能效比。通过对功耗影响因素的分析和降低功耗的策略实施，可以显著提高便携式嵌入式设备的电池寿命，从而满足用户对长时间使用的需求。

树莓派BLE 蓝牙低功耗设备控制，python BLE。 1.使用库gatt_linux,封装了常规使用的方法，比如扫描设备，可以根据蓝牙名称获取对应的蓝牙地址。连接蓝牙，断开蓝牙。获取BLE返回值，根据UUID发送指令等等。 2.在树莓派上可以开多个线程使用这个类，可以同时连接多个BLE设备，发送指令等等。 3.在使用不同设备时，注意修改自己的UUID即可。 4.需要安装的有 Blueman蓝牙管理工具，Bluez包，请自行百度安装。 例如：#发送字符串指令 def Send_Get(self,CMD): self.BleWaitData=True self.BleReceiveData='' self.device.IBC_Write_CHAR.write_value(bytearray(CMD)) t1=time.time() while self.BleWaitData: #time.sleep(0.1) 。。。

在桌面应用中调用 UWP Api 参考url：https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/apps/desktop/modernize/desktop-to-uwp-enhance 1.打开VS2019->工具->NuGet 包管理器->程序包管理器设置->常规->默认包管理格式（设置为PackageReference） 2.解决方案里，引用出右击选择 “管理 NuGet 程序包”，浏览，搜索Microsoft.Windows.SDK.Contracts  安装。 调用 UWP Api完成BLE蓝牙操作 参考url：https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/uwp/devices-sensors/gatt-client?redirectedfrom=MSDN 3.按照上方地址，进行搜素设备、连接设备、订阅通知、写入数据（UWP可忽略1.2步骤） 注：发现设备比较缓慢（一分钟，UWP较快）

使用C#开发的低功耗蓝牙Winform上位机，主要包括蓝牙的搜索，连接，读写，以及正常断开等功能。 在博文中有详细介绍【C#和低功耗蓝牙BLE通讯】https://blog.csdn.net/weixin_40314351/article/details/136497170?spm=1001.2014.3001.5501

**Qt BLE Tester项目概述** `Qt BLE Tester` 是一个基于Qt框架开发的低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy，简称BLE）应用示例。这个项目旨在为开发者提供一个平台，用于测试和验证BLE设备的连接、数据传输以及检测功能。通过这个DEMO，用户可以了解如何在Qt环境下编写BLE相关的代码，这对于进行物联网(IoT)设备开发或移动应用开发的人员尤其有用。 **Qt框架介绍** Qt是一个跨平台的应用程序开发框架，支持多种操作系统，包括Windows、Linux、macOS、Android和iOS等。它使用C++语言，提供了丰富的API和工具，使得开发者能够创建出具有高性能和美观界面的应用程序。Qt的模块化设计使得开发者可以根据需要选择使用特定的功能，例如图形视图、网络通信、多媒体处理等。 **低功耗蓝牙技术** BLE是蓝牙技术的一种节能模式，特别适合于需要长时间运行且电池寿命有限的设备，如健康监测器、智能手表、传感器等。BLE使用了更简单的协议栈，减少了功耗，并允许同时连接多个设备。在BLE中，设备可以扮演中心角色（Central），负责发现和连接其他设备，或者扮演外围角色（Peripheral），等待被中心设备发现并建立连接。 **Qt中的Bluetooth模块** Qt框架提供了一个名为`QBluetooth`的模块，用于处理蓝牙通信。`QBluetooth`包含了一系列类，如`QBluetoothDeviceDiscoveryAgent`用于设备发现，`QBluetoothLocalDevice`用于管理本地蓝牙设备，以及`QBluetoothSocket`用于建立和管理蓝牙连接。 **BLE连接与数据收发** 在`Qt BLE Tester`项目中，主要涉及以下关键步骤： 1. **设备发现**：使用`QBluetoothDeviceDiscoveryAgent`来扫描周围可用的BLE设备，获取设备的UUIDs、名称和信号强度等信息。 2. **连接设备**：通过`QBluetoothLocalDevice`的`connectToService()`方法，指定目标设备的UUID和服务，建立连接。 3. **数据传输**：使用`QBluetoothSocket`进行数据的发送和接收。`write()`方法用于发送数据，而`readyRead()`信号表明可以从socket读取数据。 4. **断开连接**：完成数据交互后，可以通过`QBluetoothSocket`的`close()`方法断开与设备的连接。 **Qt界面设计** Qt BLE Tester的界面设计通常包括设备列表、连接按钮、发送和接收数据的输入/输出框，以及可能的设置选项。这些元素可以通过Qt的图形用户界面（GUI）工具如`QWidget`、`QTableView`、`QPushButton`等进行构建和布局。 **总结** `Qt BLE Tester`项目为开发者提供了一个实践BLE通信的实例，它展示了如何利用Qt框架中的`QBluetooth`模块实现设备的扫描、连接、数据交换等功能。通过研究和学习这个DEMO，开发者可以快速掌握BLE应用开发的基础，并进一步扩展到更复杂的IoT项目。

开发环境：win10、Qt5.15.2 主要实现低功耗蓝牙BLE的基本功能：设备扫描、设备连接、发现服务、发现特征、特征及描述符的读写等功能； BLE在蓝牙4.0版本以后的产物，该BLE调试助手在win10上测试可用，在win7上不支持；仅Qt5.14以上版本支持BLE开发。

​ ES8311 是一种低功耗单声道音频编解码器，包含单通道 ADC、单通道 DAC、低噪声前置放大器、耳机驱动器、数字音效、模拟混音和增益功能。它通过 I2S 和 I2C 总线与 ESP32-S3-WROOM-1 模组连接，以提供独立于音频应用程序的硬件音频处理。 ​ES8311简介系统•高性能和低功耗多比特delta-sigma音频ADC和DAC•I2S/PCM主或从串行数据端口•256/384Fs, USB 12/24 MHz和其他非标准音频系统时钟•I2C接口ADC•24位，8至96khz采样频率•100db信噪比，-93 dB THD + N•一对模拟输入差分输入选项•低噪声前置放大器•降噪滤波器•自动电平控制(ALC)和噪声门•支持模拟和数字麦克风DAC•24位，8至96khz采样频率•110分贝的信噪比..

＃介绍 该存储库包含 BlueSync 的所有代码。 此自述文件包括启动和运行实验所需的所有说明。 这个存储库中的所有工作都是我在加州大学洛杉矶分校的 ENGR299 课程中工作的结果。 什么是 BlueSync？ BlueSync 是一种时间同步协议，旨在运行在低功耗蓝牙 (BLE) 之上。 有关 BlueSync 的更深入解释，请查看。 这是一份白皮书，讨论了 BlueSync 中涉及的所有组件和概念。 在你开始之前 BlueSync 集线器需要以下硬件 Raspberry Pi（或其他基于 Linux 的计算机） BlueGiga BLED112 BLE USB 加密狗 mbed LPC1768微控制器 对于每个 BlueSync 传感器，您需要以下内容： mbed LPC1768微控制器 Bluegiga BLE112 蓝牙低功耗模块 请注意，您还需要一个 TI CC 调

Qt是一个跨平台的应用程序开发框架，可以用于开发各种类型的应用程序，包括蓝牙应用程序。在Windows平台上，Qt提供了一套API和工具，可以方便地开发BLE（低功耗蓝牙）应用程序。 BLE是一种低功耗蓝牙技术，广泛应用于智能家居、物联网等领域。Qt提供了一些功能和类，可以帮助开发者在Windows平台上实现BLE通信功能。 使用Qt开发BLE应用程序，可以实现以下功能： 查找设备：通过使用Qt提供的API，可以搜索附近的BLE设备，并获取设备的相关信息。 查找服务：一旦找到目标设备，可以使用Qt提供的API查找设备上的BLE服务，并获取服务的相关信息。 连接服务：通过使用Qt提供的API，可以与目标设备建立BLE连接，并与设备上的服务进行通信。 根据特征值完成功能：BLE服务通常包含多个特征值，通过使用Qt提供的API，可以读取和写入特征值，实现与设备的数据交互。

1、前述 Qt支持低功耗蓝牙仅限于Qt5.14以上版本，不支持win7； 需要在工程项目.pro文件中添加： QT += bluetooth 详细介绍：https://doc.qt.io/qt-5/qtbluetooth-index.html 参考资料：https://doc.qt.io/qt-5/qtbluetooth-le-overview.html 低功耗蓝牙控制主要有三部分： 1、代理部分，涉及类：QBluetoothDeviceDiscoveryAgent，用于扫描设备； 2、控制器部分：涉及类：QLowEnergyController，用于连接设备、发现服务； 3、服务部分：涉及类：QLowEnergyService，用于连接服务、特征读写、Notify功能打开/关闭等； 环境介绍 QT版本: 5.12.6 以上 编译环境: win10 64位 搜寻附近全部的蓝牙设备 根据搜寻出的蓝牙设备信息，筛选出要连接的蓝牙设备进行连接 建立连接后，去获取该蓝牙设备等services列表，根据约定好的服务uuid筛选出自己需要的服务 发现对应的服务后，根据约定好的服