在可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)終端等應(yīng)用中,功耗是非常重要和苛刻的一個設(shè)計考量,這就需要工程師選用低功耗MCU等電子器件,以提高設(shè)備的續(xù)航時間。那么,什么是低功耗MCU呢?
簡單來講,就是支持低功耗模式的MCU,這就要求工程師在低功耗、短啟動時間和多種喚醒事件之間進(jìn)行平衡,為自己的設(shè)計方案選擇一個合適的MCU。以下以MM32F003為例進(jìn)行說明。
1. 低功耗模式
MM32F003支持睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式,可以在要求低功耗、短啟動時間和多種喚醒事件之間達(dá)到最佳的平衡。在系統(tǒng)或電源復(fù)位以后,MCU就一直處于運行狀態(tài)。這時的時鐘源為CPU提供時鐘,內(nèi)核執(zhí)行程序代碼。當(dāng)CPU不需繼續(xù)運行時,可以利用多個低功耗模式來降低功耗,例如等待某個外部事件時。
(1)睡眠模式
在睡眠模式,只有CPU停止,所有外設(shè)處于工作狀態(tài)并可在發(fā)生中斷/事件時喚醒CPU。
(2)停機(jī)模式
在保持SRAM和寄存器內(nèi)容不丟失的情況下,停機(jī)模式可以達(dá)到最低的電能消耗。在停機(jī)模式下,停止所有內(nèi)部1.8V部分的供電,PLL、HSI的振蕩器和HSE晶體振蕩器被關(guān)閉,調(diào)壓器可以被置于普通模式或低功耗模式。
可以通過任一配置成EXTI的信號把MCU從停機(jī)模式中喚醒,EXTI信號可以是16個外部I/O口之一、PVD的輸出的喚醒信號。
(3)待機(jī)模式
待機(jī)模式可實現(xiàn)系統(tǒng)的最低功耗。該模式是在CPU深睡眠模式時關(guān)閉電壓調(diào)節(jié)器,內(nèi)部所有的1.5V部分的供電區(qū)域被斷開,HSI和HSE振蕩器也都關(guān)閉??梢酝ㄟ^WKUP引腳的上升沿、NRST引腳的外部復(fù)位、IWDG復(fù)位喚醒或者看門狗定時器喚醒不復(fù)位。
有兩種方式進(jìn)入待機(jī)模式,可以通過設(shè)置獨立的控制位,選擇以下待機(jī)模式的功能:
(1)獨立看門狗(IWDG):可通過寫入看門狗的鍵寄存器或硬件選擇來啟動IWDG。一旦啟動了獨立看門狗,除了系統(tǒng)復(fù)位,它不能再被停止。
(2)內(nèi)部振蕩器(LSI振蕩器):通過控制/狀態(tài)寄存器(RCC_CSR)的LSION位來設(shè)置。
在進(jìn)入待機(jī)模式后,除了被用于喚醒I/O,其余I/O都進(jìn)入高阻態(tài),而從待機(jī)模式喚醒后,相當(dāng)于復(fù)位MM32芯片,程序重新從頭開始執(zhí)行,SRAM和寄存器的內(nèi)容將被丟失。
2. 電流消耗實測
電流消耗是多種參數(shù)和因素的綜合指標(biāo),這些參數(shù)和因素包括工作電壓、環(huán)境溫度、I/O引腳的負(fù)載、產(chǎn)品的軟件配置、工作頻率、I/O腳的翻轉(zhuǎn)速率、程序在存儲器中的位置以及執(zhí)行的代碼等。
(1)停機(jī)和待機(jī)模式最大電流消耗
表中是MM32F003處于下列條件時的數(shù)值:
(1)所有的I/O引腳都處于輸入模式,并連接到一個靜態(tài)電平上—VDD,或VSS(無負(fù)載)。
(2)所有的外設(shè)都處于關(guān)閉狀態(tài),除非特別說明。
(3)閃存存儲器的訪問時間調(diào)整到fHCLK的頻率(0 ~ 24MHz時為 0 個等待周期, 24~48MHz時為1個等待周期)。
(4)指令預(yù)取功能開啟。當(dāng)開啟外設(shè)時:fPCLK1 = fHCLK。
(2)運行模式下的最大電流消耗
表中是MM32F003處于下列條件時的數(shù)值:
(1)所有的I/O引腳都處于輸入模式,并連接到一個靜態(tài)電平上—VDD或VSS(無負(fù)載)。
(2)所有的外設(shè)都處于關(guān)閉狀態(tài),除非特別說明。
(3)閃存存儲器的訪問時間調(diào)整到fHCLK的頻率(0~24MHz時為0個等待周期, 24~48MHz時為1個等待周期)。
(4)指令預(yù)取功能開啟。當(dāng)開啟外設(shè)時:fPCLK1 = fHCLK。
使用HSI振蕩器,MM32F003從睡眠模式喚醒時間不超過4.2μs,從停機(jī)模式喚醒時間<12μs,從待機(jī)模式喚醒時間<230μs。
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mcu
+關(guān)注
關(guān)注
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