淺談嵌入式設(shè)計的低功耗微控制器

　　每個微控制器供應(yīng)商都聲稱擁有低功耗設(shè)備。有幾個聲稱擁有“最低功耗”的設(shè)備。他們不可能都是對的，不是嗎？不，他們不能。然而，不同的微控制器在不同的應(yīng)用中會表現(xiàn)出不同的功耗特性。除非您知道要查找什么并且可以概括嵌入式設(shè)計的操作，否則這些信息并沒有太大幫助。所以這里有一些關(guān)于在低功耗微控制器中尋找什么的提示。

　　切斷有源模式電源

　　降低微控制器能耗的首要也是最明顯的事情是找到減少微控制器在活動模式下運行時消耗的電量的方法。如果您的應(yīng)用程序在大部分時間保持微控制器處于活動狀態(tài)，這一點尤其重要。為此，請選擇具有低活動模式功耗的微控制器，以盡可能低的時鐘速度運行它們，然后根據(jù)所選時鐘速率以盡可能低的內(nèi)核電壓運行它們。如果微控制器可以以各種可編程時鐘速率運行，請編寫固件，使其了解所有操作模式下的處理負載，并在每種模式下以盡可能低的塊速率運行處理器。

　　只購買您需要的內(nèi)存

　　與普遍的看法相反，微控制器的內(nèi)存會消耗電力——尤其是在以更高時鐘速率運行的微控制器中——并且您選擇的微控制器中的內(nèi)存越多，它消耗的電力就越多。因此，如果您想保持盡可能低的功耗，請務(wù)必選擇僅具有應(yīng)用程序所需內(nèi)存量的處理器。如果需要，可以在帶有額外內(nèi)存的引腳兼容微控制器上開發(fā)和調(diào)試代碼，然后切換到生產(chǎn)所需的最小內(nèi)存。

　　高效執(zhí)行代碼

　　接下來，使用高效執(zhí)行代碼的處理器內(nèi)核，以使微控制器在活動模式下花費的時間更少。一般而言，32 位處理器內(nèi)核將比 8 位或 16 位處理器更有效地處理數(shù)據(jù)，因為它們可以在一個時鐘周期內(nèi)處理大數(shù)據(jù)塊。當大多數(shù)數(shù)據(jù)類型使用字節(jié)寬的塊時，8 位處理器很有意義。圖像、音頻和視頻數(shù)據(jù)不是以 8 位塊的形式出現(xiàn)的，因此 32 位處理器對于處理此類數(shù)據(jù)類型的應(yīng)用程序可能更有效。此外，32 位處理器可能會采用更先進的半導(dǎo)體工藝技術(shù)制造，如果使用得當，這些技術(shù)有望降低運行功率。如果您有一個類似于 EEMBC 基準套件 （http://www.eembc.org） 中的應(yīng)用程序，

　　快速喚醒

　　接下來，您要尋找能夠從睡眠模式喚醒并快速開始執(zhí)行代碼的處理器。當處理器沒有做任何有用的事情但仍在消耗功率時，睡眠模式和活動模式之間的轉(zhuǎn)換時間是死區(qū)時間。在此期間，微控制器消耗的電流比在睡眠模式下要多得多，而這種功率在“完成工作”方面基本上是浪費的。一些處理器不會很快喚醒，因此它們在喚醒時會浪費不可忽略的電量。如果您的設(shè)計經(jīng)常將處理器置于睡眠和喚醒模式之間，這個因素就非常重要。

　　查看所有睡眠模式

　　許多具有極低功耗和能耗要求的嵌入式應(yīng)用程序傾向于讓處理器在大部分時間處于休眠狀態(tài)以節(jié)省電池電量。但是，一些微控制器具有多種睡眠和深度睡眠模式。這些模式之間的差異通常涉及保持通電的功能單元的數(shù)量。例如，輕度睡眠模式可以使 UART 等處理器外圍設(shè)備和中斷控制器保持喚醒狀態(tài)，并且在發(fā)生中斷時處理器進入活動狀態(tài)。深度睡眠模式可能需要重置以使處理器退出睡眠模式。對于您計劃用于特定應(yīng)用的睡眠模式，您選擇的微控制器應(yīng)該具有極低的電流消耗。

　　獲得更智能的外圍設(shè)備

　　一些微控制器具有“智能”自主外圍設(shè)備，允許處理器內(nèi)核在外圍設(shè)備工作時花費更多時間休眠。外圍模塊的功耗明顯低于處理器內(nèi)核。智能片上外設(shè)可以時間或數(shù)據(jù)觸發(fā)，僅在需要實際處理時喚醒處理器。這種操作模式可以在數(shù)周和數(shù)月的系統(tǒng)操作中節(jié)省大量電力。

　　根據(jù)上述建議，您可以看到?jīng)]有單一的方法可以確定“最低”功率的微控制器。真正的贏家將是提供不超過您需要的功能、以盡可能低的時鐘頻率和盡可能低的內(nèi)核電壓運行的微控制器。做你的作業(yè)。研究一長串可用部件，您會找到最適合您需求的微控制器。