全面解析超低功耗mcu的選型技巧與設(shè)計思路

平時我們在做產(chǎn)品的時候，基本的功能實現(xiàn)很簡單，但只要涉及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，而自己設(shè)計的低功耗怎么測都是毫安級的，電流竟然能夠高出標(biāo)準(zhǔn)幾百到上千倍，遇到這種情況千萬不要怕，只要認(rèn)真你就贏了。下邊咱們仔細(xì)分析一下這其中的原因。

第一條：掐斷外設(shè)命脈——關(guān)閉外設(shè)時鐘

先說最直觀的，也是工程師都比較注意的方面，就是關(guān)閉mcu的外設(shè)時鐘，對于現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的大多數(shù)的mcu，其外設(shè)模塊都對應(yīng)著一個時鐘開關(guān)。只需要打開這個外設(shè)的時鐘，就可以正常的使用這個外設(shè)了，當(dāng)然，此外設(shè)也就會產(chǎn)生相應(yīng)的功耗;反之，如果想要讓這個外設(shè)不產(chǎn)生功耗，只需關(guān)閉它的時鐘即可。

第二條：讓工作節(jié)奏慢下來——時鐘不要倍頻

除了外設(shè)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(jìn)行倍頻操作，從而提高系統(tǒng)的整體時鐘，相應(yīng)的，其功耗也會被提上去。所以在進(jìn)入低功耗之前，需要切換是種模式，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。

第三條：圍堵涓涓細(xì)流——注意I/O口的電平狀態(tài)

如果認(rèn)為只要關(guān)閉外設(shè)時鐘就能夠保證外設(shè)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(nèi)部或者外部都會有上下拉電阻，舉個例子，如下圖所示，假如某個IO口有個10KΩ的上拉電阻，把引腳拉到3.3V，然而當(dāng)mcu進(jìn)入低功耗模式的時候，此IO口被設(shè)置成輸出低電平，根據(jù)歐姆定律，此引腳就會消耗3.3V/10K=0.33mA的電流，假如有四、五個這樣的IO口，那么幾個mA就貼進(jìn)去了，太可惜了。所以在進(jìn)入低功耗之前，請逐個檢查IO口的狀態(tài)：

如果此IO口帶上拉，請設(shè)置為高電平輸出或者高阻態(tài)輸入;

如果此IO口帶下拉，請設(shè)置為低電平輸出或者高阻態(tài)輸入;

總之一句話，不要把上好的電流浪費在產(chǎn)生熱量的功能上，咱可不靠這點溫度去暖手。

第四條：睦鄰友好合作——注意I/O與外設(shè)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(chǎn)生一定的電流消耗。所以凡是遇見這一類的情況，首先需要閱讀外設(shè)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mcu睡眠之前，設(shè)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。

第五條：斷開調(diào)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(jié)果是自己杞人憂天，什么原因呢?是因為在測試功耗的時候mcu還連接著調(diào)試器呢!這時候大部分電流就會被調(diào)試器給擄走，平白無故的讓工程師產(chǎn)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(diào)試器，更不能邊調(diào)試邊測電流。

總結(jié)

mcu的低功耗設(shè)計是一個細(xì)致活，要養(yǎng)成良好的習(xí)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干掉消耗功率的因素。如果把所有功能都設(shè)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(gòu)——即便如此也不一定能把功耗給徹底降下去。