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超低功耗MCU如何降低功耗

發(fā)布時間:2020-11-13 責任編輯:lina

【導讀】低功耗是 MCU 的一項非常重要的指標,比如某些可穿戴的設備,其攜帶的電量有限,如果整個電路消耗的電量特別大就會經常出現(xiàn)電量不足的情況。
   
低功耗是 MCU 的一項非常重要的指標,比如某些可穿戴的設備,其攜帶的電量有限,如果整個電路消耗的電量特別大就會經常出現(xiàn)電量不足的情況。
 
平時我們在做產品的時候,基本的功能實現(xiàn)很簡單,但只要涉及到關于低功耗的問題就比較棘手了,比如某些可以低到微安級的 MCU 微控制器,而自己設計的低功耗怎么測都是毫安級的,電流竟然能夠高出標準幾百到上千倍,遇到這種情況干萬不要怕,只要認真你就贏了。接著仔細分析一下這其中的原因。
 
超低功耗MCU如何降低功耗
 
(1)掐斷外設命脈,關閉外設時鐘。
先說最直觀的,也是工程師都比較注意的方面,就是關閉 MCU 微控制器的外設時鐘,對于現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的大多數(shù)的 MCU 微控制器,其外設模塊都對應著一個時鐘開關。只需要打開這個外設的時鐘,就可以正常的使用這個外設了,當然此外設也就會產生相應的功耗;如果想要讓這個外設不產生功耗的話,只需要關閉它的時鐘就可以了。
 
( 2)讓工作節(jié)奏慢下來,時鐘不要倍頻。除了外設模塊功率消耗之外,還有一個功耗大戶需要注意一下,這就是 PLL 和 FLL 模塊。PLL 和 FLL 主要是用來對原始的時鐘信號進行倍頻操作,從而提高系統(tǒng)的整體時鐘,其功耗也會被提上去。所以在進入低功耗之前,需要切換時種模式,旁路掉 PLL 和 FLL 模塊,從而盡可能的降低 MCU 的功耗,等到 MCU 喚醒之后再把時鐘切換回去。
 
( 3)圍堵涓涓細流,注意 IO 口的電平狀態(tài)。如果認為只要關閉外設時鐘就能夠保證外設不再耗電,那么你就太天真了。如果 IO 口沒有做好處理的話,它就會在暗地里偷走功耗,而你卻渾然不知。具體原因是這樣的,一般的 IO 的內部或者外部都會有上下拉電阻,假如某個 IO 口有個 10K 的上拉電阻,把引腳拉到 3.3 V,然而當 MCU 進入低功耗模式的時候,此 IO 口被設置成輸出低電平,根據(jù)歐姆定律,此引腳就會消耗 3.3 V/10 K = 0.33 mA 的電流,假如有四、五個這樣的 IO 口,那么幾個 mA 就貼進去了。所以在進入低功耗之前,請逐個檢查 IO 口的狀態(tài)。
如果此 IO 口帶下拉,請設置為低電平輸出或者高阻態(tài)輸入。不要把上好的電流浪費在產生熱量的功能上。
 
(4)睦鄰友好的合作,要注意 1O 與外設 IC 的統(tǒng)籌。
IO 口的上下拉電阻消耗電流這一因素相對比較明顯,下邊咱來說一個不明顯的因素:IO 口與外部 IC 相連時的電流消耗。假如某個 IO 口自帶上拉,而此與 IO 相連的 IC 引腳偏偏是自帶下拉的,那么無論這個引腳處于什么樣的電平輸出,都不可避免的產生一定的電流消耗。所以凡是遇見這 - 類的情況,首先需要閱讀外設 IC 的手冊,確定好此引腳的的狀態(tài),做到心中有數(shù);然后在控制單片機 MCU 睡眠之前,設置好 MCU 的 IO 口的上下拉模式及輸入輸出狀態(tài),要保證一絲兒電流都不要被它消耗掉。
 
( 5)斷開調試器連接,不要被假象所迷惑。還有一類比較奇特,檢測出來的電流消耗很大,可實際結果是自己杞人憂天,原因是因為在測試功耗的時候 MCU 還連接著調試器。這時候大部分電流就會被調試器給擄走,平白無故的讓工程師產生極度郁悶的心情。所以在測低功耗的時候,一定不要連接調試器,更不能邊調試邊測電流。
 
MCU 的低功耗設計是一個細致活,要養(yǎng)成良好的習慣,做到每添加一個功能都要重新驗證一下低功耗是否符合要求,這樣就可以隨時隨地減少損耗功率的因素。如果把所有功能都設計好了才去考慮低功耗的問題,一個不小心就可能要更改程序的架構,即便如此也不一定能把功耗給徹底降下去。
 
 
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