淺析實現(xiàn)MCU低功耗的三種途徑

　　現(xiàn)在的電子產(chǎn)品，對低功耗的要求越來越高。產(chǎn)品功耗的問題是經(jīng)常讓產(chǎn)品設(shè)計者頭痛而又不得不面對的一個問題。以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)，其功耗主要由單片機(jī)功耗和單片機(jī)外圍電路功耗組成。要滿足單片機(jī)系統(tǒng)的低功耗要求，選用具有低功耗特性的單片機(jī)可以很容易實現(xiàn)。因為具有低功耗特性的單片機(jī)可以大大降低系統(tǒng)功耗，這可以從單片機(jī)的供電電壓、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)時鐘和低功耗模式等幾方面來考察一款單片機(jī)的低功耗特性。 為了讓控制器的耗電量達(dá)到最低。達(dá)成的方式大概有以下三種：降低工作模式時的功秏、減少休眠模式的功秏、以及縮短由休眠到工作的喚醒時間。

　　工作模式時的功秏減低是最先被克服的任務(wù)，目前推出低功秏MCU的廠商多半已經(jīng)做到。其中最大眉角在于，必須利用較低的系統(tǒng)頻率或運(yùn)行電壓來節(jié)省功耗，但是不可以影響到產(chǎn)品的效能。整合電源管理是一個不錯的方法，在此領(lǐng)域有著墨的廠商，Silicon Labs微控制器產(chǎn)品營銷總監(jiān)Mike Salas表示，整合專有的DC-DC轉(zhuǎn)換器，可以讓運(yùn)作模式的操作電壓降至0.9V,原本必須使用2顆電池才能操作、也可因此而只要1顆就能使用相同功能。

　　MCU按其存儲器類型可分為無片內(nèi)ROM型和帶片內(nèi)ROM型兩種。對于無片內(nèi)ROM型的芯片，必須外接EPROM才能應(yīng)用（典型芯片為8031）。帶片內(nèi)ROM型的芯片又分為片內(nèi)EPROM型（典型芯片為87C51）、MASK片內(nèi)掩模ROM型（典型芯片為8051）、片內(nèi)FLASH型（典型芯片為89C51）等類型，一些公司還推出帶有片內(nèi)一次性可編程ROM（One Time Programming, OTP）的芯片（典型芯片為97C51）。MASKROM的MCU價格便宜，但程序在出廠時已經(jīng)固化，適合程序固定不變的應(yīng)用場合；FALSHROM的MCU程序可以反復(fù)擦寫，靈活性很強(qiáng)，但價格較高，適合對價格不敏感的應(yīng)用場合或做開發(fā)用途；OTPROM的MCU價格介于前兩者之間，同時又擁有一次性可編程能力，適合既要求一定靈活性，又要求低成本的應(yīng)用場合，尤其是功能不斷翻新、需要迅速量產(chǎn)的電子產(chǎn)品。

　　而休眠模式的功秏控制，業(yè)界的共識可分成兩方向：向下壓低休眠時的最低功秏，以及，提供不同等級的待機(jī)模式。意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)產(chǎn)品營銷經(jīng)理楊正廉說，現(xiàn)在的低功耗MCU可以針對不同的省電模式進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，依據(jù)使用狀況不同，自動關(guān)閉不需要的功能，至低的功耗僅0.27A,幾乎是個電表無法偵測出來的數(shù)字。

　　從終端產(chǎn)品的角度看，需要低功秏MCU,許多是屬于長時間休眠狀態(tài)、但是只要需要工作，就必須迅速站上崗位開始運(yùn)作，最簡單的例子就是煙霧偵測器。從MCU本身的設(shè)計來看，從休眠到運(yùn)作的轉(zhuǎn)換時間如果太長，等于白白浪費(fèi)了等候期間的電流損耗。

　　Mike Salas強(qiáng)調(diào)，降低功秏的三項要素都很重要，但最重要的事情是齊頭并進(jìn)才能集其大成。楊正廉也說，休眠時保持超低功耗固然重要，但在此之外，也務(wù)求迅速喚醒、以最低功秏完成工作后，再以最快速度回歸休眠狀態(tài)；才能將整體系統(tǒng)層級的功耗降到最低。