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在物联网的推动下,业界对各种电池供电设施产生了微小需要。这反过来又使业界对微控制器和其余零碎级器件的能源效率要求一直进步。因而超低功耗 MCU 与功耗相干的很多指标都一直得刷新记录。在抉择适合的超低功耗 MCU 微控制器时要把握必要的技巧,在利用时还须要一些设计方向与思路才可能更好的利用。本篇文章次要介绍如何抉择超低功耗 MCU。
(1)在低功耗设计中的,均匀电流耗费往往决定电池寿命。如果某个利用采纳额定电流为 400mAh 的 Eveready 高电量 9V1222 型电池的话,要提供 - 年的电池寿命其均匀电流耗费必须低于 400mAh/8760h,即 45.7uA。
(2)在使 MCU 可能达到电流估算的所有性能中,断电模式最重要。 低功耗 MCU 具备可提供不同级别性能的断电模式。低功耗模式 0(LPMO)会敞开 CPU,然而放弃其余性能失常运行。LPM1 与 LPM2 模式在禁用性能列表中减少了各种时钟性能。LPM3 是最罕用的低功耗模式,只放弃低频率时钟振荡器以及采纳该时钟的外设运行。LPM3 通常称为实时时钟模式,因为它是容许定时器采纳低功耗 32768Hz 时钟源运行,电流耗费低于 1uA,同时还可定期激活零碎。最初 LPM4 齐全敞开器件上的包含 ram 存储在内的所有性能,电流耗费仅 100nA。
(3) 时钟零碎是 MCU 功耗的要害。利用能够每秒屡次或几百次进入与退出各种低功耗模式。进人或退出低功耗模式以及疾速解决数据的性能极为重要,因为 CPU 会在期待时钟稳定下来期间节约电流。大多低功耗 MCU 都具备“即时启动”时钟,其能够在不到 10~20us 工夫内为 CPU 准备就绪。重要的是要明确哪些时钟是即时启动以及哪些是非即时启动的。某些 MCU 具备双级时钟激活性能, 该性能在高频时钟稳定化过程中提供一个低频时钟(通常为 32768Hz), 其能够达到 1ms。CPU 在大概 15us 工夫内失常运行, 然而运行频率较低,效率也较低。如果 CPU 只须要执行数量较少的指令的话,如:25 条,其须要 763usaCPU 低频比高频时耗费更少的电流,然而并有余于补救解决工夫的差别。某些 MCU 在 6us 工夫内就能够为 CPU 提供高速时钟,解决雷同的 25 条指令仅须要大概 9us(6us 激活+25 条指令 0.125us 指令速率)),而且能够实现即时启动的高速串行通信。
(4)如果 MCU 时钟零碎为外设提供多个时钟源的话,当 CPU 处于睡眠状态时外设依然能够运行。例如,一次 A / D 转换可能须要一个高速时钟。如果 MCU 时钟零碎提供独立于 CPU 的高速时钟,CPU 就能够在 A / D 转换器运行状况下进入睡眠状态,从而节俭 CPU 耗流量。
(5)事件驱动性能与时钟零碎的灵活性并存。中断会使 MCU 退出低功耗模式,因而 MCU 的中断越多,其避免节约电流的 CPU 轮询与降低功耗的灵活性就越大。轮询意味着进行与不进行功耗估算之间存在差别,因为它在期待呈现事件时会节约 CPU 带宽并须要额定电流。一个好的低功耗 MCU 应具备充沛的中断性能,为其所有外设提供中断,同时为内部事件提供泛滥内部中断。
(6)按钮或键盘利用能够证实内部中断的劣势。
如果不具备中断性能,MCU 必须频繁轮询键盘或按钮,以确定其是否被按下。不仅轮询本身会耗费功率,而且管制轮询距离也须要定时器,其会耗费附加电流。在具备中断状况下,CPU 能够在整个过程中放弃睡眠状态,只有按下按钮时才激活。