各領(lǐng)域都在爭奪低功耗 看MCU如何成為低功耗爭奪之戰(zhàn)的焦點

科技發(fā)展的今天，各種手持化設(shè)備、可穿戴設(shè)備、能源應(yīng)用領(lǐng)域都在追求低功耗，在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展也尤為迅猛，低功耗一直是各大MCU廠商爭奪的焦點。

之前開發(fā)過24h動態(tài)心電記錄儀，該心電采集器內(nèi)置1節(jié)7#電池，外設(shè)有128*64無背光點陣液晶、SD卡、數(shù)字時鐘、多操作按鍵、LED指示、蜂鳴器、外擴2Mbit RAM等，設(shè)計之初定位為采集器可連續(xù)工作48h以上在采樣率250Hz條件下將ECG數(shù)據(jù)存儲在SD卡中，采樣率125Hz時，工作時間可達72h。其他功能要求就不一一敘述。

之前的低功耗設(shè)備開發(fā)一直使用T公司的MCU，包括Flash型MCU以及后期的FR（鐵電存儲）系列，直到一次機緣巧合的研討會讓我接觸到了Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）推出的EFM32系列MCU，會議上我看到EFM32突出的優(yōu)點后，曾通過申請平臺申請了EFM32STK3600開發(fā)套件，該套件中主MCU為Leopard Gecko系列CortexM3內(nèi)核的EFM32LG990F256。

為了對比T公司MCU和EFM32的低功耗特性，我將代碼分別在兩個平臺上運行，因EFM32內(nèi)部RAM較大，無需外擴2Mbit RAM，在測試代碼時我以通用性程序來做對比；

測試條件：室溫條件下，使用同一電流計及測量負載。T公司MCU分為6種運行模式，其中5種低功耗模式，AM（運行模式）、LPM0~LPM4；EFM32分為5種運行模式，其中4種低功耗模式，EM0（運行模式）、EM1~EM4。

根據(jù)datasheet描述，EFM32由EM2模式、EM3模式喚醒時間只需2uS，即使最深度模式EM4也只需160uS。

通過以上對比，發(fā)現(xiàn)EFM32的確功耗比較低，但T公司MCU在AM模式下，當(dāng)時打開著手表晶振，所以功耗有些略微偏大，理論應(yīng)該會低些。

后面我在T公司MCU上跑FatFs文件系統(tǒng)利用硬件SPI口驅(qū)動SD卡2.0，在EFM32LG990F256上跑FatFs文件系統(tǒng)利用SDIO驅(qū)動SD卡2.0，然后一直往卡上寫數(shù)據(jù)，同等容量的7#電池，T公司MCU比EFM32記錄數(shù)據(jù)較長，這個結(jié)果看起來跟上述的測量結(jié)果有些相反，后面仔細檢查程序發(fā)現(xiàn)，T公司MCU使用硬件SPI口，當(dāng)時最大的端口速率是16M/S，且每次寫卡后進入LPM3模式中，而EFM32當(dāng)時使用的是32Mhz時鐘源，SDIO端口速率為32Mhz，每次寫卡后保持著EM0模式;后面將時鐘速率降低為16Mhz，條件和T公司MCU一致時，測量結(jié)果比上次有較大提高。

所以，后面得出的初步結(jié)論就是，在Flash型MCU中，EFM32系列的低功耗相較T公司的Flash MCU更為極致、更低。隨著技術(shù)的革新，目前有些MCU設(shè)計已經(jīng)開始使用鐵電存儲器來取代Flash存儲器，以進一步降低功耗，期待EFM32推出鐵電存儲系列的微處理器。

在實際操作中借助simplicity studio的energyAware Profiler 和高級能耗監(jiān)控模塊 (AEM) 功能，為代碼優(yōu)化提供了優(yōu)化思路；特別對于系統(tǒng)性應(yīng)用開發(fā)，借助simplicity studio的AEM 功能將代碼按照塊的劃分進行能耗比測試，發(fā)現(xiàn)代碼的執(zhí)行冗余部分，然后進行細節(jié)優(yōu)化，優(yōu)化后的代碼再次通過AEM測試進行校驗核對，通過這種方式可將嵌入式代碼的功耗將至最低值。當(dāng)時移植FatFs文件系統(tǒng)在EFM32上就是使用AEM能耗監(jiān)測功能進行的優(yōu)化。

Simplicity Studio的AEM功能是行業(yè)內(nèi)其他軟件所不具備的，此功能能夠幫助開發(fā)者解決功耗控制問題，如果你還沒用過此功能，那就抓緊時間嘗試一下吧。

https://www.sekorm.com/news/2733.html

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