MSP430G2553單片機(jī)超低功耗的研究與設(shè)計(jì)

一般地，采用最大化LPM3時(shí)間的方式來盡量降低功耗。MSP430系列單片機(jī)可快速方便地切換工作模式，通過中斷可以在6μs內(nèi)從低功耗模式中喚醒CPU以控制程序流程，由于CPU的運(yùn)算處理速度快、退出低功耗時(shí)間短，可保證CPU大部分時(shí)間處于空閑狀態(tài)，降低單片機(jī)系統(tǒng)的功耗。
2．2 運(yùn)行狀態(tài)
運(yùn)行狀態(tài)下CMOS數(shù)字系統(tǒng)功耗可由公式(1)計(jì)算得出：

其中：P動(dòng)是運(yùn)行狀態(tài)下CMOS數(shù)字系統(tǒng)功率，C是CMOS的負(fù)載電容，f是系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率，Vcc是電源電壓。
可見，電源電壓對系統(tǒng)的功耗影響最大，然后是時(shí)鐘頻率，再就是負(fù)載電容。對使用者來說，負(fù)載電容一般是不可控的，那么要設(shè)計(jì)一個(gè)低功耗的單片機(jī)系統(tǒng)，主要有兩個(gè)原則：盡可能降低電源電壓；盡可能降低時(shí)鐘頻率。其他方法基本都是圍繞這兩個(gè)原則實(shí)現(xiàn)。電源電壓與時(shí)鐘頻率如圖2所示。

2．2．1 電源電壓
相同主頻下電源電壓越高，功耗越高，需要設(shè)計(jì)合理的供電系統(tǒng)，以及靈活的調(diào)整單片機(jī)內(nèi)核電壓來降低功耗。AM下Vcc與Icc典型值如表2所列。活動(dòng)模式(AM)下，MSP430G2553單片機(jī)電源電流(Icc)隨電源電壓(Vcc)變化而變化。

2．2．2 時(shí)鐘頻率
MSP430G2553的時(shí)鐘系統(tǒng)為電池供電而特別設(shè)計(jì)。MSP430G2553單片機(jī)有不同的時(shí)鐘源，產(chǎn)生3種可調(diào)的時(shí)鐘頻率：低頻輔助時(shí)鐘(ACLK)高頻主系統(tǒng)時(shí)鐘(MCLK)和高頻子系統(tǒng)時(shí)鐘(SMCLK)。根據(jù)各個(gè)外圍模塊的實(shí)際需要、處理器速度的最高要求以及時(shí)鐘精度來權(quán)衡3個(gè)時(shí)鐘的頻率。對于一些低頻工作的外設(shè)可采用ACLK作為時(shí)鐘或信號源，而非統(tǒng)一使用MCLK，從而降低功耗；不論對于CPU還是外部設(shè)備，應(yīng)盡量降低運(yùn)行頻率，不影響功能時(shí)可設(shè)計(jì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
2．2．3 I／O端口
對普通的I／O口，需要配置成輸出模式來避免外部浮動(dòng)電壓的影響。CMOS輸入端不能有懸空的引腳，應(yīng)將所有輸入端接適當(dāng)?shù)碾娖健?/span>