便携式设备或便携式产品(portable device or portable product)的定义非常广泛，可以说，凡是以电池作为主要驱动能量的设备或产品，均可称之为便携式设备，这类产品中虽然大多数仍然保留了外接直流电源的接口，但内置的电池仍然是它的主要工作能源，例如，人们普遍熟悉的日用消费类产品：mp3播放器/mp4播放器、pda、手机、数码相机、dv、便携式dvd、笔记本电脑等，以及工业使用的手持式测试仪、车载行业使用的卫星定位系统(gps)、卫星导航系统等等。

    用户在使用便携式产品时，都有一个共同的期望，即：渴望这类产品的正常使用时间越长越好，尤其在用户离开了熟悉的室内环境(办公场所或家中)，或置身于出差的路途之中时，用户往往很不方便就近地获得维持产品正常运行的能量；此外，无人值守的野外监测站、全天候长期连续运行的安全监控系统等，在如今绿色环保节能的呼声下，也对设备的节电设计提出了很高的要求。因此，此类产品的整个系统的节电设计的优劣与否，就成为了衡量产品设计成功与失败的标志，可以说节电设计是一个优秀工程师所具备的基本概念。

    如图1所示，我们往往用电源模块的输出、输入端的功率之比来做为估算该模块的转换效率，η=((vout*iout)/(vin*iin))*100%。对于一个电源模块而言，我们当然渴望它的转换效率η越高越好，但实际上电源模块工作时的损耗是不可避免的，η往往达到90%，就可以认为是一个比较理想和成功的设计了。

    在便携式产品的设计中，为了尽可能地充分利用电池的全部能量，我们在开发过程中，需要经常测试并估算每个电源模块的转换效率，若理论计算值明显低于厂家所提供的技术资料中所给出的指标，则需要工程师对主芯片及外围元器件进行慎重筛选，并反复测试确认。下面，将简要介绍一下此类产品节电设计的几个主要方面。

    元器件的选型

    有道是“工欲善其事，必先利其器”，欲令整个产品达到节电的目的，在硬件设计之初，就需要对元器件的选型格外关注，具体表现在：

    1. 选用低功耗且具有电源管理的中央处理器。

    便携式设备的cpu，与工业及普通家庭所使用的cpu的工作电压有明显的不同，前者的工作电压通常是3.3v或更低，有的便携式设备的处理器甚至将它的工作电压分为几组来设计，i/o部分为了方便与外设接口仍然是3.3v，但处理器的核心部分则是1.8v或更低；而工业及普通家庭所使用的产品，因为可以直接就近从市电系统中获得能量，对整个产品的节电与否不是很敏感，它们所使用cpu的工作电压通常是5v。这是因为在同样驱动电流的情况下，cpu的工作电压越高，则需要设备的供电系统提供更多的能量，这势必影响到此类产品的整体性能。故需要我们优先选用低工作电压的处理器；这条规则也适用于其它外围芯片的选择，例如：flash memory、sram/sdram、通用逻辑门电路芯片、adc/dac、fpga等。

    图1：电源模块的转换效率

    当然，仅仅注重选择低工作电压的cpu还不够，我们还需要关注它的工作状态，并以具有电源管理的中央处理器为最优。我们以cypress的psoc系列的低功耗cpu为例，它除了正常“运行”的工作模式以外，还有：“cpu睡眠”、“模拟睡眠(analog sleep)”和“完全睡眠”等三种睡眠方式。开发者通过对模拟参考控制寄存器中的analog power control位清零，可以使所有模拟psoc模块进入“模拟睡眠”状态，若要最大限度地降低功耗，用户可使cpu进入“完全睡眠”模式，这可在进入“模拟睡眠”状态后，再设置相关的状态位和控制寄存器(cpu_scr)中的sleep位来实现。cpu进入“完全睡眠”模式后，会使cpu停止工作，若要回到“模拟睡眠”模式，则必须有中断或有复位(por或wdr)发生。

    在“运行”状态下，开发者通过设置相关的状态位和控制寄存器(cpu_scr)中的sleep位，可直接进入“cpu睡眠”工作状态，此时，cpu将停止指向指令，直到有中断或有复位(上电复位por或看门狗wdr)发生；当cpu处于“cpu睡眠”工作状态时，所有来自主振荡器的时钟信号都不在工作，包括48m