鑒於我們當今生活的時代，嵌入式係統的可移植性是一個關鍵的設計考慮因素。便攜式係統通常由電池供電，電池壽命取決於係統的功耗。在“綠色環保”計劃推行的今天，即使對於市電供電應用，功耗也必須被視為重要的產品選擇標準。
便攜式設備一般分為可充電電池供電的設備和不可充電電池供電的設備。如果應用使用不可充電電池，電池壽命將是一個關鍵的規格要求。與任何應用程序一樣，電池壽命取決於：
所用電池的可用電量
應用程序的平均電流消耗
使用可充電電池的應用需要考慮的另一個參數是電池充電的頻率以及每次充電需要多長時間。最簡單的是，可以通過增加電池容量或減少應用的平均電流消耗來延長電池壽命。由於電池重量過大會影響係統的機械約束和成本，因此係統設計人員隻能將電池功率增加到一定限度。雖然電池化學的新發展不斷提高電池充電密度，但我們也迫切需要找到繼續降低平均功耗的方法。
應用程序的平均功耗取決於：
每個電路元件的功耗
應用的電源方案以及如何通過柵極將電源傳輸到設計的各個部分
設計中的各個組件在不同操作條件下如何工作
各部件的功耗可以從各部件的設備數據表中獲取。了解每個組件的功耗對於幫助設計針對低功耗進行優化的出色係統非常重要。
考慮一個簡單的小型電池供電數字時鍾。該裝置可用於計時並在按下按鈕時顯示當前時間。該設備通常處於省電模式以節省電量，並且僅在檢測到按鍵時喚醒並刷新顯示屏。顯示及主電路工作一段時間後會回到斷電模式，以節省電量。圖1 顯示了係統的高級框圖。
圖1：小型數字時鍾的高級框圖
該電路采用RTC計時，利用主控芯片與RTC進行通信，並管理顯示接口。整個係統大部分時間處於斷電狀態，顯示器關閉，主控製器也處於斷電模式，這樣可以將電流消耗降到最低，所有外設都關閉。按鍵充當觸發器，喚醒設備以獲取RTC 數據並將其顯示在顯示屏（通常是LCD）上。
要分析此類係統的功耗，首先要考慮的數字是設備和顯示器均處於斷電模式時的典型平均電流消耗是多少。應查看每個外設和控製器的數據表中的功耗數據。為了最大限度地減少功耗並延長電池壽命，請關閉所有不使用的外圍設備。在此應用中，未使用的外設是顯示器。與顯示器相反，RTC需要時刻供電才能實現計時功能。
MCU 通常是大多數係統中總功耗的主要來源。這同樣適用於這種情況下的應用，特別是在無法正確選擇和使用正確的MCU 的情況下。降低MCU功耗的方法有很多，包括但不限於：
1.降低操作頻率
2.在較低的工作電壓下運行
3.使用低功耗工作模式
MCU 可以在各種工作頻率下運行。然而，不同的設備支持不同的頻率。 MCU的功耗與工作頻率成正比。隨著頻率的提高，動態功耗也會增加。因此，MCU應該以盡可能低的頻率運行，同時可靠地滿足係統的需求。
另外，頻率還與時鍾源有關。該器件支持多種時鍾源選項，包括內部高速振蕩器、內部低速振蕩器、外部晶振等。在大多數情況下，外部晶振可提高精度，但代價是功耗較高。選擇低功耗時鍾源通常需要在速度和精度之間進行權衡。為了選擇合適的時鍾源以確保係統性能和功耗之間的完美平衡，應仔細研究係統要求。
大多數MCU都支持低功耗工作模式，以滿足低功耗係統設計的要求。同樣，支持的模式數量和每種模式的特征也會因設備而異。應適當使用低功耗模式，以降低平均功耗。常見模式包括：
工作模式：MCU正常工作。
低功耗模式：時鍾被門控並發送到MCU以維護各種寄存器和RAM的狀態。
最低功耗模式：所有外設（包括MCU）均關閉。
當時鍾被選通並發送到MCU 時，功耗為靜態功耗。靜態功耗取決於多種因素，包括亞閾值條件和FET 中的隧道電流。此外，隨著FET 在小型芯片設計中按比例縮小（即尺寸減小導致氧化物厚度減小），隧道電流成為一個主要因素。
如今，我們已經擁有在單個芯片上實現完整係統/子係統高度集成的SoC。除了集成度之外，在功耗方麵，這些SoC 還有助於將平均功耗降低到低於使用獨立MCU 和分立外設的水平。
