延伸电池运用寿数是智能手表的首要开发考量。为到达此一方针，规划人员须选用在作业/动态形式下功耗较低，且能一起坚持高功用运作的微操控器（MCU），并导入快速唤醒功用，以便让MCU尽或许处于休眠或搁置形式，进一步下降体系整体功耗。
图1 智能手表将是未来的潮流。
所谓的智能手表该怎么界说呢？基本上，智能手表是规划成手表外型、可戴式的运算设备，当和才智型手机无线连接时，可供给更多的才智型功用。一般常见的功用包含了日历告诉、电子邮件或简讯提示。若是一起还内建感应器，如加速度计或温度感测器等，智能手表就能够协助记载与监控运用者的运动进展、体现和心跳率等。有些手表还能操控音乐、读取简讯，乃至能透过运用者手机的蓝牙低功耗（Low Energy， LE）连接，直接透过手表接听电话。
那么，对智能手表的开发人员而言，什么是要害的规划考量？在产品规划过程中，很简单会不自觉地想加进更多、更强壮的功用。不过功用强壮的手表使用程式，一般得调配相对强壮的处理器，而强壮的处理器却往往很耗电，导致具有加分作用的功用提高，就这样被功耗抵销掉。究竟，就算其功用再强壮，谁会乐意买一个每隔几个小时就要充电一次的智能手表？
为了要延伸电池的运用时刻，最好的方法便是在考虑体系的心脏，也便是中心微操控器（MCU）时，挑选在作业/动态形式下功耗较低的元件。
在体系规划上（图2），有必要让智能手表的中心微操控器，能够在大部分时刻坚持在睡觉形式，而当体系有必要被唤醒来履行使命时，能够不影响体系体现，并在最短的时刻内被唤醒。
图2 智能手表结构图
作业/动态形式下坚持低功耗
当然，规划人员期望能在不献身功用的前提下具有最低功耗的作业形式，但是假如仅仅一味下降在作业/动态形式下的功耗，也会因而下降了微操控器的运算速度，导致微操控器将花费更多时刻处于作业形式，才能把使命履行完结并进入功耗更低的睡觉形式，终究反而会添加体系的均匀功耗。别的我们都知道，体系的操作电压越低，越能延伸电池的寿数。有些微操控器声称作业电压可低至1.8伏特（V），但实际上，当其作业电压在1.8V时，不只运算速度下降，一起某些周边功用或许无法正常运作，这些都不是真的能协助体系下降功耗的技能。
现在市场上已有业者推出能在低功耗的景象下坚持高功用运作的微操控器。如爱特梅尔（Atmel）的SAM4L微操控器系列，就能够在不必改动产品规格的状况下，坚持低至1.68V的作业电压，而且坚持最高功用，且其外围周边操作不受影响。依据费氏（Fibonacci）基准，该系列是市面上具有最低作业/动态形式功耗（90μA/MHz）的ARM Cortex-M4微操控器。若再加以运用功率调理（Power Scaling）技能，能够进一步平衡最大时脉速度和功耗（图3）。
图3 SAM4L微操控器在作业形式下的功耗体现
除此之外，假如规划人员选用的微操控器能够供给不同的电压调理器挑选，可进一步下降在作业/动态形式下的体系功耗。例如降压或开关稳压器能够在操作电压为 2∼3.6V时供给更高的功率，或是线性稳压器在1.68∼3.6V的范围内运作，具有较高的抗噪性，而在小于2.3V范围内调理器则可到达最高功率。
快速唤醒才能攸关节能效益
前面有说到，为了要让电池坚持更长的寿数，在智能手表的体系规划上，中心微操控器大部分时刻有必要坚持在睡觉形式，因而假如能下降中心微操控器睡觉形式的功耗，将有助于进一步下降体系的整体功耗。
但是，假如总是要花很长时刻从睡觉形式中唤醒体系，这并非真实的节能。规划人员的终极方针是要保证能快速将体系从睡觉形式中唤醒，而且能依据体系需求，有弹性地挑选不同睡觉形式，这样一来体系就能够尽或许在深度睡觉形式中逗留更长的时刻，而不会呈现功用上的推迟，这才是真实的节能。
如前文所提及的SAM4L微操控器系列，具有来自于picoPower技能的超低睡觉形式电流特性，能够援助四种睡觉形式：睡觉、待机、保存和备用。在所有的形式下，以第一条指令抓取的唤醒，即便在最低功耗的睡觉形式下醒来，也只需求1.5微秒（μs）的唤醒时刻（图4）。
图4 SAM4L微操控器在睡觉形式下的功耗体现
该系列还具有十分灵敏的唤醒装备。规划人员可运用内部的电源办理器和备用电源办理，来敞开和封闭体系时脉来历，并挑选唤醒来历。时脉来历由电源办理器操控，包含on-chip RC振荡器，以及振荡器和超精细数位相位锁相环（DFLL）。在睡觉、待机和保存形式下，能够挑选任何来历以唤醒体系。
接下来将提及的梦游（Sleep Walking）功用，也答应周边功用在不需求体系定时器持续运转的状况下，以非同步方法唤醒体系；而在备用形式下，32kHz时脉或体系定时器，再加上通用异步收发器（UART）、外部中止或电压缺乏侦测（BOD）正告，便能唤醒体系。
事情体系/梦游功用 进一步下降体系功耗
事情体系（Event System）答应外围周边直接发送信号或事情到其他周边，而毋须藉由中心处理器（CPU）。举例而言，定时器溢位（Timer Overflow）或类比比较器输出如有改变，不需求CPU即能牵动类比数位转化器（ADC）转化或发动直接记忆体存取（DMA）传输。那么事情体系能处理什么问题呢？
首要，事情体系能让CPU进入更长时刻的睡觉或搁置状况，提高节能作用。再者，它能让外围周边不须透过CPU即可相互通讯，因而CPU能够更会集履行非CPU不行的使命，从而提高CPU体现。事情体系能供给事情一个稳定且100%可猜测的反响时刻–在两个时脉周期或 40奈秒（ns）内发生反响。假如是先藉由软体程序的中止，再透过CPU来履行相同的使命，则或许需求数微秒（μs）的反响时刻。此外，该体系答应多达八个周边一起平行处理，因而不需求忧虑中止拥塞的状况发生（图5）。
图5 在事情体系运作下，周边可不透过CPU而相互通讯。
除了规范的同步事情之外，事情体系亦援助非同步事情。非同步事情乃至能够在体系时脉未运转的状况下，在各种睡觉形式下履行。这是透过一些先进的电源办理器功用来到达的，例如梦游功用和非同步唤醒功用。
梦游功用答应外围周边透过恳求模组的局部时脉，而不必体系定时器持续地运转或非同步地唤醒元件，而且能够让事情体系在各种睡觉形式下处理非同步事情。事情处理完结后，模组局部时脉的恳求便会免除，让模组回到睡觉状况。简而言之，梦游功用协助体系进一步下降功耗，不需求退让于反响时刻，或是为了下降体系功耗而免除一些跟体系安全性有关的监测功用。
接着举一个将梦游功用使用于才智办理外部温衡量测的实例。该使用需求定时丈量温度，以决议它是否超越体系临界温度。假如超越，该温度读数会被储存在静态随机存取记忆体（SRAM）中，并交由CPU处理该数据；假如没有超越，则体系会持续坚持在睡觉形式，CPU不会被唤醒或采纳任何举动。
梦游功用让CPU在整个事情过程中坚持封闭状况。首要，使用即时计数器（RTC）在固定的时刻间隔下发生一个事情（丈量温度），一起使用梦游功用来唤醒ADC进行温度丈量，并比较该温度和预设临界值。再来，ADC确认温度没有超越临界值后，便会回到睡觉状况。接着重覆以上的程序，持续唤醒下一个ADC，量测到温度上升到临界值之上，CPU才会被唤醒。最终，DMA操控器将数据传送到SRAM以进行处理（图6）。
图6 梦游功用的使用典范
相较之下，传统的微操控器在履行相同的使用监测例子时，因为没有梦游功用，所以每一次都有必要唤醒CPU来指示ADC去量测温度，以确认体系温度是否超越临界值。但大大都的状况下，丈量温度都不会超越临界值，更不需求再履行什么动作，如此反覆操作将耗去许多能量。即便这是一个在大都时刻都处于睡觉形式的体系，却依然发生很大的能量丢失，大幅下降电池寿数。能够从图7中很明显地比较出来，具有梦游功用的微操控器，耗费的能量远远小于传统的微操控器。
图7 MCU具有梦游功用时的功耗
完美的智能手表或许不存在，究竟不同的人有不同需求。有些人喜爱时髦精简的手表，有的喜爱援助强壮功用、带有触控大外表的手表，不过有些条件，例如延伸电池寿数则是无论怎么都不能短少的。
假如规划人员能选用在作业和睡觉形式下功耗较低、能在最短的时刻内从睡觉中被唤醒，一起带有共同低功耗特性，如事情体系和梦游功用等的微操控器，想要规划出不须在功用上做任何退让即可履行强壮功用的使用软体，并一起具有耐久电池寿数的智能手表，将不再是一个不或许的使命。
