低功耗物联网设备设计与优化 · 课程目录

01

物联网概述

定义、发展历程、体系架构（感知层·网络层·应用层）、典型应用场景

02

低功耗设计概述

功耗来源（动态/静态/漏电流）、重要性、功耗与性能权衡

03

MCU选型策略

主流低功耗MCU对比(STM32L/MSP430/EFM32/nRF52)、关键参数

04

传感器选型与功耗分析

温湿度/加速度/气压/气体功耗、I2C/SPI影响、选型清单

05

无线通信技术选型

BLE/Zigbee/LoRa/NB-IoT/Wi-Fi HaLow 功耗·距离·速率

06

电源管理基础

电池类型、容量与放电曲线、DC-DC vs LDO

07

能量采集技术

太阳能/振动/热能采集、能量采集IC(BQ25570)、应用案例

08

低功耗时钟管理

内部RC vs 外部晶振、RTC优化、时钟门控、异步时钟域

09

MCU工作模式详解

Run/Sleep/Deep Sleep/Standby/Shutdown 电流·唤醒时间

10

中断与事件驱动设计

中断优先级与功耗、事件驱动、轮询vs中断、实战案例

11

外设低功耗配置

GPIO上下拉、ADC采样率、定时器、DMA降低唤醒

12

通信协议优化

BLE广播间隔、LoRa扩频因子、数据包长度、重传策略

13

数据采集策略

采样率与功耗平衡、批量vs实时、压缩预处理、自适应采样

14

固件优化技巧

代码体积、循环展开查表、避免浮点、低功耗库函数

15

RTOS在低功耗中的应用

FreeRTOS Tickless、任务调度、消息队列、功耗感知调度

16

电池电量监测

电压监测、库仑计、阻抗跟踪、曲线拟合、低电量告警

17

PCB布局与功耗

电源走线宽度、去耦电容、地平面、寄生电容电感

18

热管理基础

热阻与功耗、散热设计、温度对漏电流影响、降频策略

19

低功耗测试工具

万用表、示波器、功耗分析仪(Joulescope/Otii)、电流探头

20

功耗测量方法

平均功耗、峰值捕获、长时间记录、动态电流波形分析

21

低功耗调试技巧

GPIO输出功耗状态、串口日志影响、调试模式陷阱

22

无线共存与干扰

2.4GHz干扰、跳频自适应、LBT机制、共存测试

23

安全与功耗权衡

加密算法功耗对比(AES vs RSA)、安全启动、轻量级协议

24

OTA升级功耗优化

差分升级、增量升级、分段下载、失败回滚

25

产品级优化案例一：智能门锁

电池寿命1年+、待机<5μA、开锁功耗优化

26

产品级优化案例二：环境监测节点

太阳能供电、自适应上报、休眠<2μA

27

产品级优化案例三：可穿戴设备

心率监测、动态采样、蓝牙连接优化

28

低功耗认证与标准

Energy Star、EPEAT、CE/RED、FCC、认证流程

29

能量采集自供电、AI功耗管理、RISC-V、边缘计算

30

课程总结与项目实战

低功耗温湿度监测节点·需求分析到功耗验证·全流程