發布日期:2022-04-17 點擊率:49
循序漸進式的功耗優化已經不再是超低功耗mcu的游戲規則,而是“突飛猛進”模式,與功耗相關的很多指標都不斷刷新記錄。我們在選擇合適的超低功耗mcu時要掌握必要的技巧,在應用時還需要一些設計方向與思路才能夠更好的應用。
一:超低功耗mcu-低功耗mcu的選擇方法
嵌入式微控制器 (mcu)的功耗在當今電池供電應用中正變得越來越舉足輕重。大多mcu 芯片廠商都提供低功耗低功耗產品,但是選擇一款最適合您自己應用的產品并非易事,并不像對比數據表前面的數據那么簡單。我們必須詳細對比 mcu 功能,以便找到功耗最低的產品,這些功能包括:斷電模式 定時系統 事件驅動功能 片上外設 掉電檢測與保護 漏電流 處理效率。
----在低功耗設計中,平均電流消耗往往決定電池壽命。例如,如果某個應用采用額定電流為 400mAh 的 Eveready 高電量 9V 1222 型電池的話,要提供一年的電池壽命其平均電流消耗必須低于 400mAh/8760h,即45.7uA。
----在使 mcu 能夠達到電流預算的所有功能中,斷電模式最重要。低功耗 mcu 具有可提供不同級別功能的斷電模式。例如,TI 超低功耗 mcu MSP430 系列產品可以提供 5 種斷電模式。低功耗模式 0 (LPM0) 會關閉 CPU,但是保持其他功能正常運轉。LPM1 與 LPM2 模式在禁用功能列表中增加了各種時鐘功能。LPM3 是最常用的低功耗模式,只保持低頻率時鐘振蕩器以及采用該時鐘的外設運行。LPM3 通常稱為實時時鐘模式,因為它允許定時器采用低功耗 32768Hz 時鐘源運行,電流消耗低于 1uA,同時還可定期激活系統。最后,LPM4 完全關閉器件上的包括 RAM 存儲在內的所有功能,電流消耗僅 100 毫微安。
----時鐘系統是mcu功耗的關鍵。應用可以每秒多次或幾百次進入與退出各種低功耗模式。進入或退出低功耗模式以及快速處理數據的功能極為重要,因為 CPU會在等待時鐘穩定下來期間浪費電流。大多低功耗 mcu 都具有“即時啟動”時鐘,其可以在不到 10~20us 時間內為 CPU 準備就緒。但是,重要的是要明白哪些時鐘是即時啟動、哪些非即時啟動的。某些 mcu 具有雙級時鐘激活功能,該功能在高頻時鐘穩定化過程中提供一個低頻時鐘(通常為32768Hz),其可以達到 1 毫秒。CPU 在大約 15us 時間內正常運行,但是運行頻率較低,效率也較低。如果 CPU 只需要執行數量較少的指令的話,如:25 條,其需要 763us。CPU 低頻比高頻時消耗更少的電流,但是并不足于彌補處理時間的差異。相比而言,某些 mcu 在 6 微秒時間內就可以為 CPU 提供高速時鐘,處理相同的 25 條指令僅需要大約 9us(6us 激活+25 條指令′0.125us指令速率),而且可以實現即時啟動的高速串行通信。
----另外,如果 mcu 時鐘系統為外設提供多個時鐘源的話,當 CPU 處于睡眠狀態時外設仍然可以運行。例如,一次 A/D 轉換可能需要一個高速時鐘。如果 mcu 時鐘系統提供獨立于 CPU 的高速時鐘,CPU 就可以在 A/D 轉換器運行情況下進入睡眠狀態,從而節省 CPU 耗流量。
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