经过近几年的快速发展，嵌入式系统（Embedded system）已经成为电子信息产业中最具增长力的一个分支。随着手机、PDA、GPS、机顶盒等新兴产品的大量应用，嵌入式系统的市场正在以每年30% 的速度递增（IDC预测），嵌入式系统的设计也成为软硬件工程师越来越关心的话题。
在嵌入式系统的设计中，低功耗设计（Low-Power Design）是许多设计人员必须面对的问题，其原因在于嵌入式系统被广泛应用于便携式和移动性较强的产品中去，而这些产品不是一直都有充足的电源供应，往往是靠电池来供电，所以设计人员从每一个细节来考虑降低功率消耗，从而尽可能地延长电池使用时间。事实上，从全局来考虑低功耗
低功耗嵌入式系统设计在当今的DSP领域中至关重要，因为它们被广泛应用于便携式设备和移动产品，如手机、PDA、GPS导航设备和机顶盒等。随着这些设备市场的快速增长，低功耗设计已成为软硬件工程师关注的核心问题。电池供电的设备需要在有限的能量供应下实现高效运作，因此降低功耗可以显著延长电池寿命，提升用户体验。
低功耗设计涉及多个层面，首先是从方案选择阶段就开始考虑。设计人员需要根据应用需求选择最适合的微控制器（MCU），比如在玩具行业中，通常会选择4位MCU，以降低成本和功耗。在器件选型时，要特别关注不同供应商和型号的功耗差异，确保所选组件能符合低功耗要求。
硬件设计环节中，要优化外围电路以减少功耗。例如，ADC、背光、蜂鸣器、外部Memory和传感器等模块都需要精心设计和管理，以控制其工作状态和功耗。同时，硬件设计需要与软件设计紧密结合，确保系统的整体效率。
在软件设计方面，低功耗策略主要包括初始化和系统时钟管理。初始化阶段，设计者应谨慎配置未使用的MCU功能，防止不必要的功耗。系统时钟控制则是降低功耗的有效手段，CPU的时钟速度直接影响其功耗，因此需要根据任务需求动态调整时钟频率。例如，在不需要高性能运算时，可以将CPU时钟降低至最低，以减少功耗。在访问高功耗组件如外部Memory时，可以暂时提高时钟频率，快速完成操作后恢复低频状态，以平衡性能和功耗。
功耗的计算公式是：WBatt = ∑Ik*Tk (k = 0……n)，其中Ik是不同状态下的电流，Tk是该状态下维持的时间。这表明降低电压和开关频率能有效减少功耗，因为功耗与电压的平方和开关频率成正比。因此，设计人员会倾向于选择在低电压下仍能正常工作的CPU，并且在可能的情况下降低供电电压。
此外，睡眠模式和休眠模式也是低功耗设计中的重要工具，让设备在不活动时进入低功耗状态，进一步节省能量。同时，软件优化还包括智能电源管理算法，如任务调度、负载均衡和能效分析，确保系统在任何时刻都处于最优的功耗状态。
低功耗嵌入式系统设计是一门综合性的技术，涵盖了从组件选择、硬件布局到软件编程的全过程。设计师需要具备全面的低功耗知识，以确保在满足功能需求的同时，实现最大的能源效率。通过精确的计算、精细的设计和创新的算法，嵌入式系统可以在不影响性能的前提下实现显著的节能效果。
