消除現(xiàn)實世界中超低功耗嵌入式設(shè)計的隱患(06-100)

　　架構(gòu)影響

　　在項目開始之前，我們通常需要執(zhí)行一系列專用基準，以分析指定架構(gòu)在代碼密度與周期數(shù)量方面的整體效率。通過這個步驟，設(shè)計人員應(yīng)當檢驗關(guān)鍵的可重入代碼路徑，以便深入了解可能架構(gòu)對具體應(yīng)用產(chǎn)生的影響。

　　處理集成A/D轉(zhuǎn)換器外設(shè)的中斷服務(wù)程序是可重入代碼的一個好例子。下面的程序說明了可同時在工作文件型8位RISC CPU 與基于寄存器的16位RISC CUP架構(gòu)中傳輸 10 位 A/D 數(shù)據(jù)所需的指令。8 位架構(gòu)采用單個工作文件累加器，數(shù)據(jù)必須通過該工作文件累加器進行傳輸。此類架構(gòu)與基于 16 位寄存器的 CPU 相比需要更多的 CPU開銷，因為后者允許直接存儲器對傳輸進行存儲。從此例可以看出，16位架構(gòu)所需代碼更少，功能執(zhí)行速度快 4 倍，從而縮短了運行時間，降低了功耗。

　　上述 A/D 轉(zhuǎn)換器實例僅對 CPU 處理數(shù)據(jù)能力的差異進行了對比。而同樣重要的是 A/D 轉(zhuǎn)換器外設(shè)具備可以降低服務(wù)需求的特性。如自動通道掃描、基于定時器的SOC 觸發(fā)器以及轉(zhuǎn)換輸出的直接傳輸?shù)忍匦钥梢詫?CPU 開銷基本上降低至零，從而有效地將功耗降低至僅為 A/D 轉(zhuǎn)換器自身的功耗。

　　最終清單

　　針對具體應(yīng)用選擇超低功耗 MCU 將是一件耗時而又困難的工作。花些時間來了解各種 MCU 的架構(gòu)特性，可以使設(shè)計滿足苛刻的功率預(yù)算要求。

　　以下清單為實現(xiàn)基于超低功耗 MCU 的設(shè)計提供了部分指導(dǎo)原則：

　　·考慮采用永久鋰電池；

　　·采用多種工作模式；

　　·盡可能降低待機功耗；

　　·采用即時啟動且穩(wěn)定的高速振蕩器；

　　·在功率預(yù)算中考慮欠壓保護功能；

　　·兼顧端口引腳泄漏；

　　·采用可最小化每項任務(wù)周期數(shù) (cycles per task) 的 CPU；

　　·提供可以降低開銷的智能外設(shè)。