低功率MCU設計--創(chuàng)新技術(shù)實現(xiàn)

　　許多停止模式提供狀態(tài)保持和某些邏輯和/或內(nèi)存的部分或全部斷電。低漏電停止(LLS)模式是恢復時間為4μS的最低功率模式，可降低內(nèi)部邏輯的電壓，最大限度減少未使用的內(nèi)部電路的漏電，并且IDD通常保持在1.2μA到7μA的范圍內(nèi)。極低漏電停止(VLLS)模式則更進了一步，它能切斷內(nèi)在邏輯以及有選擇地切斷RAM內(nèi)存，從而減少未使用電路的漏電。每個VLLS模式的之間差異與RAM保留級別有關(guān)。在VLLS3模式中，保留全部RAM;在VLLS2模式中，保留部分RAM;在VLLS2模式中，則不會保留RAM，但有一個32字節(jié)的寄存器文件可以用于關(guān)鍵應用數(shù)據(jù)的保存。

　　Kinetis MCU的一個關(guān)鍵低功率組件是低漏電喚醒單元(LLWU)，它在所有低漏電停止模式中充當喚醒監(jiān)控器。LLWU支持多達16個外部輸入引腳(如下降沿、上升沿或任何轉(zhuǎn)換都可以編程)和8個可由用戶配置為喚醒事件的內(nèi)部外設。在最低功率模式下，有幾個喚醒源可供選擇：如低功耗定時器、實時時鐘、模擬比較器、觸摸感應接口(TSI)和幾個引腳中斷。喚醒輸入處于激活狀態(tài)時，只要MCU進入LLS模式或任何VLLS模式它就會啟動。

　　由于時鐘消耗多達40%的 有效功率，Kinetis MCU給所有模塊都采用可編程門控時鐘。這樣可以關(guān)閉運行和等待模式中未使用的外設時鐘，同時還能保持相同的性能和功能。如果Kinetis器件具有大量通信模塊和定時器，這一點顯得尤為重要。此外，還可以用電源門控來關(guān)斷未使用的內(nèi)存和邏輯，進一步降低漏電流。

　　Kinetis MCU包括一個低功率定時器，它通過在功率降低狀態(tài)啟動連續(xù)的系統(tǒng)運作來提高靈活性。這既可以作為通用定時器使用，也可以用來與片上比較器一起對比較器輸入脈沖進行計數(shù)。最后，低電壓檢測(LVD)單元支持兩個低電壓檢測觸發(fā)點，每觸發(fā)點上有四個警告級。它可以被配置為在電源電壓變化時生成復位或中斷信號，從而保證內(nèi)存內(nèi)容和MCU系統(tǒng)狀態(tài)的安全。

　　低功率觸摸感應

　　所有Kinetis MCU都采用了飛思卡爾新推出的Xtrinsic觸摸感應技術(shù)。通過創(chuàng)建觸摸啟動按鈕、滑動和旋轉(zhuǎn)式用戶界面，Xtrinsic提供了可以替代傳統(tǒng)機械式按鍵開關(guān)的現(xiàn)代產(chǎn)品。同時從美觀的角度考慮，觸摸感應接口還具有設計靈活、所需維護少，能支持不同感應級別和覆蓋表面的功能。以上優(yōu)勢使得該技術(shù)不但被用于最新消費電子產(chǎn)品，在家電、醫(yī)療設備和工業(yè)控制面板等都得到了廣泛使用。觸摸感應輸入(TSI)模塊還能提供更多好處，該模塊在啟動后只需要使用最小電流加法器，就能在所有低功率模式中正常運作。這使得大量電池供電應用都可以采用觸摸感應技術(shù)，而這在以前是無法實現(xiàn)的。

　　TSI模塊中包括一個內(nèi)部定期掃描單元，它針對低功率和運行模式提供獨立的掃描間歇。這使得用戶可以設置較長的掃描間歇以最大限度降低功耗。而在運行模式中可以將掃描間歇縮短，以加快觸摸響應。

　　如圖3所示，TSI模塊提供可編程的高電容和低電容閾值，并且在檢測到TSI事件之前CPU在該范圍一直會保持休眠模式。發(fā)生觸摸操作時，瞬時電極電容被檢測到超出閾值定義的范圍，這反過來就會觸發(fā)TSI中斷，并快速喚醒CPU。一旦觸摸感應輸入處理完畢，MCU就可以自由恢復低功率狀態(tài)。TSI模塊最多可以支持16個電極/按鍵，每個電極使用單個引腳，無需外部元件，從而降低系統(tǒng)成本。當電容測量分辨率降低到0.02fF時，它還可以與厚玻璃、塑料和彈性玻璃表面一起使用。此外，電極取樣集成和故障檢測硬件增強了系統(tǒng)可靠性，在嘈雜的工業(yè)環(huán)境中這是一個需重點考慮的因素。

　　多種應用要求采用鍵盤、旋轉(zhuǎn)和滑動用戶界面。為滿足這些需求，飛思卡爾提供了觸摸感應軟件(TSS)庫，它完全兼容CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境(IDE)。TSS庫的特性包括智能自動校準機制(可預防環(huán)境問題)，噪聲抑制算法，優(yōu)化的緩沖結(jié)構(gòu)(支持任何電極排列)和用于電極表征(輔以演示和應用實例)的PC GUI應用。