根据数据手册列出的电流消耗规格来比较和选择低功耗mcu.com/9mcubbs/forum.php?mod=viewthread&tid=1005681" class="relatedlink">单片机(MCU)是一项比较困难的任务。在大多数情况下,选择MCU的开发人员会先初步看看数据手册第一页,作为快速获得器件信息的参考点,其中包括外设、运行速度、封装信息、GPIO引脚数量和供电特性等。这种方法对于获得器件的整体性能很有效,但是在评估低功耗特性时却不实用。
为了对低功耗操作有全面了解,开发人员还要考虑电流消耗、状态保持、唤醒时间、唤醒源,以及低功耗模式下可运行的外设等。开发人员在相同操作模式下对比同类低功耗MCU,以获得客观的逐项比较结果。另外,易用的评估工具也非常重要,因为能评估整体系统功耗的额外功能和外设,使工程师的工作更加容易。
MCU供应商通常会在数据手册第一页列出最低功耗值。虽然器件可能实现数据手册中提到的规格,但是实际的操作模式可能在应用中不一致。某些不利的低功耗特性并未列出,包括极慢的唤醒时间、无状态保持或RAM保持功能,或者操作电压范围缩小。为了深入了解各种低功耗特性,开发人员需定义相同的操作模式,其中包括两部分:电气规格和低功耗功能。
电气规格比较
电气性能规格罗列在数据手册中,通过仔细研究才能判断哪种规格更加重要。通常电气规范依据供应商定义的电源模式组织分类,这将使评估更加困难,因为需要熟悉每种电源模式的功能。一般情况下,定义一系列操作条件并对应到一种电源模式更有意义。例如,开发人员可能会定义下面一组操作条件:
· 状态保持和RAM保持条件下的休眠模式电流消耗
o 所有其他外设禁用
· RTC启用且状态保持和RAM保持条件下的休眠模式电流消耗
o RTC启用,所有其他外设禁用
· 唤醒时间
· 供电电压范围
一旦操作条件有明确的定义,那么就很容易判定属于何种电源模式。
额外的低功耗特性
第二部分是低功耗特性,这在供应商文档中很难找到,其散布在数据手册和参考手册中。低功耗功能的示例包括:
· 可用的唤醒源。
· 如何恢复代码执行。
· 在休眠模式下可操作的外设。
一旦相同的操作模式明确定义,开发人员可以开始研究文档中的更多细节。
经过收集数据的过程之后,还可以通过MCU相关的特性针对应用进一步降低功耗。这些特性优化可以减少BOM成本、提供更长的产品生命周期或者提供更好的设计灵活性。例如,片上DC-DC转换器能够有效为系统提供电能,从而减少功耗,并且允许使用更小的电池、降低整体BOM成本,或者提高功率预算的灵活性。多种唤醒源可以提升设计灵活性,允许MCU尽量停留在最低功耗模式,进一步降低应用的平均电流消耗。
开发人员的另一种优化方式是允许固件改变片内电源电压范围。当MCU在低频率下运行时,可以减少供电电压,从而节省功耗。可选的时钟门控使硬件模块与活动电路断开连接,从而避免不工作的外设消耗电能。以上特性没有列举在衡量低功耗MCU的供电电流规格中,但其实是实现最低整体系统功耗的关键。