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电源管理与功耗优化
在嵌入式系统和物联网项目中，电源管理与功耗优化是非常重要的环节。ArduinoNano基于ATmega328P微控制器，具有多种电源管理和低功耗模式，可以显著延长电池供电设备的使用寿命。本节将详细介绍这些模式的原理和应用方法，并提供具体的代码示例。
电源管理的基本概念
电源管理涉及如何有效地使用和管理设备的电源，以延长电池寿命或降低功耗。在ArduinoNano中，ATmega328P微控制器提供了多种低功耗模式，包括空闲模式（IdleMode）、省电模式（Power-downMode）、省电模式（Power-saveMode）等。这些模式通过关闭某些外设或停止CPU时钟来降低功耗。
低功耗模式
空闲模式（IdleMode）：
原理：CPU停止运行，但所有外设仍保持工作状态。这种模式适用于需要外设（如中断、定时器）继续工作的场合。
功耗：典型功耗约为1mA。
省电模式（Power-downMode）：
原理：关闭CPU和所有外设，仅保留外部中断和watchdog定时器。这种模式适用于长时间不需要运行任何代码的场合。
功耗：典型功耗约为0.1μA。
省电模式（Power-saveMode）：
原理：关闭CPU和大部分外设，但保留定时器2和外部中断。这种模式适用于需要定时器2保持运行的场合。
功耗：典型功耗约为1μA。
低功耗模式的切换
要切换到低功耗模式，可以使用AVR库中的sleep_mode()函数。以下是一些常用的低功耗模式切换代码示例：
代码示例
空闲模式（IdleMode）
#includeavr/sleep.h
#includeavr/power.h
voidsetup(){
//设置引脚模式
pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);
//初始化串口通信
Serial.begin(9600);
Serial.println(StartingIdleModeExample);
//进入空闲模式
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_IDLE);
sleep_enable();
//设置中断
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2),wakeUp,LOW);
//关闭ADC
ADCSRA=~(1ADEN);
//关闭数字引脚
for(inti=0;i8;i++){
digitalWrite(i,LOW);
}
//关闭串口
Serial.end();
}
voidloop(){
//进入睡眠模式
sleep_cpu();
//唤醒后的操作
Serial.begin(9600);
Serial.println(WokeupfromIdleMode);
digitalWrite(LED_BUILTIN,HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN,LOW);
//重新进入睡眠模式
sleep_cpu();
}
//中断处理函数
voidwakeUp(){
//唤醒后执行的操作
digitalWrite(LED_BUILTIN,HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN,LOW);
//重新进入睡眠模式
sleep_cpu();
}
省电模式（Power-downMode）
#includeavr/sleep.h
#includeavr/power.h
voidsetup(){
//设置引脚模式
pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);
//初始化串口通信
Serial.begin(9600);
Serial.println(StartingPower-downModeExample);
//进入省电模式
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
sleep_enable();
//设置中断
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2),wakeUp,LOW);
//关闭