為低功耗應用選擇正確的 µC 外圍器件

選擇內(nèi)部振蕩器時應慎重。雖然某些內(nèi)部振蕩器可以在數(shù)微秒內(nèi)喚醒處理器,但是,必須在經(jīng)過數(shù)毫秒,當外部晶體達到穩(wěn)定之后, 才能以更高的速度運行,然后 CPU 時鐘才能切換到更高的頻率。例如,如果一個 100 MIP 的處理器有一個 20kHz 的內(nèi)部時鐘,該時鐘與外部振蕩器的 1 MHz 時鐘同時啟動,內(nèi)部振蕩器將仍然能夠執(zhí)行 999 條指令,而更高速度的處理器用同樣的時間只能執(zhí)行 20 條指令。
定時器

利用好定時器有助于在處理器保持待機狀態(tài)的情況下實現(xiàn)系統(tǒng)處理功能。由于定時器功耗非常小,因此這有助于大大降低功耗。應該使用實時時鐘模塊接受 32kHz 計時器定時器輸入和設置不同時間間隔的“警報”或中斷,在無需處理器干預的情況下,使計時器計數(shù)增加。同樣,應該使用影子寄存器更新和比較來自 ISR 的值。一旦寄存器讀到有效的預編程值,即觸發(fā) ISR,使處理器脫離休眠或待機狀態(tài),而不需要 CPU 尋找 ISR 地址、更新周期或比較值。
管理開銷

管理開銷系統(tǒng)監(jiān)視程序、監(jiān)管工作有助于防范不安全的狀況,有關器件包括電壓監(jiān)控器和看門狗定時器。由于數(shù)字電路依賴觸發(fā)器或從負到正（或相反亦然）狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,因此,即使工作電壓有稍小的下降,也可能會意外觸發(fā) RESET 條件,從而造成系統(tǒng)無法工作。電力減弱保護作為電壓監(jiān)控的一部分,一般用于確保電壓瞬變不會強制處理器進入和退出RESET 狀態(tài)。

只要有可能,在電壓監(jiān)控解決方案中應采用不可屏蔽的中斷 (NMI) 來識別電壓瞬變。這種方法讓用戶能隨心所欲地設定電壓觸發(fā)的門限電平,無需系統(tǒng)復位條件,其功耗一般比模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (ADC) 通道更低。

看門狗定時器監(jiān)視故障情況。雖然在典型的嵌入式應用中,內(nèi)嵌的系統(tǒng)程序器往往禁用看門狗定時器,但是在低功耗系統(tǒng)中,在電源電壓不穩(wěn)定的情況下,看門狗定時器是一種有用的工具?？撮T狗定時器會執(zhí)行預先設定功能,例如在符合某些條件時,比如電壓過低或有內(nèi)存問題時,向處理器發(fā)出 RESET 指令。所選擇的處理器應該能夠生成已知的 ISR,使處理器無需執(zhí)行 RESET 而恢復聯(lián)機狀態(tài);因為執(zhí)行 RESET,必須啟動外圍設備,因而會消耗更多的處理器功率。
UART 通信

將一個數(shù)字時鐘與另一個數(shù)字時鐘精確到秒地同步是不可能的,因為每個時鐘均與其內(nèi)部晶體同步。在 MCU 驅(qū)動的系統(tǒng)中,低功耗模式下使用的 32kHz 實時時鐘晶體與用于生成UART 波特率的普通 38.4kHz 頻率之間會出現(xiàn)類似的同步問題。因為實時時鐘的 32,768 頻率使 15 位寄存器每秒溢出一次,所以非常適合時間保持(time-keeping) 應用。比較而言,在UART 中使用相同的頻率,則在典型的 10 位（起始位、8 位數(shù)據(jù)和 1 個奇偶校驗位）傳輸中保證至少有一位讀取不正確。這是由于 32,768Hz 時鐘必須除以 3.4,才能得到 9,600 波特率。由于沒有 3.4 這一選擇,因此必須選擇除以 3 或除以 4（參見圖2）。

將一個數(shù)字時鐘與另一個數(shù)字時鐘精確到秒地同步是不可能的,因為每個時鐘均與其內(nèi)部晶體同步。在 MCU 驅(qū)動的系統(tǒng)中,低功耗模式下使用的 32kHz 實時時鐘晶體與用于生成UART 波特率的普通 38.4kHz 頻率之間會出現(xiàn)類似的同步問題。因為實時時鐘的 32,768 頻率使 15 位寄存器每秒溢出一次,所以非常適合時間保持(time-keeping) 應用。比較而言,在UART 中使用相同的頻率,則在典型的 10 位（起始位、8 位數(shù)據(jù)和 1 個奇偶校驗位）傳輸中保證至少有一位讀取不正確。這是由于 32,768Hz 時鐘必須除以 3.4,才能得到 9,600 波特率。由于沒有 3.4 這一選擇,因此必須選擇除以 3 或除以 4（參見圖2）。

圖 2：9600 波特傳輸時 32Khz 驅(qū)動 UART Rx 錯誤