MSP430G2553單片機超低功耗的研究與設計

一般地，采用最大化LPM3時(shí)間的方式來(lái)盡量降低功耗。MSP430系列單片機可快速方便地切換工作模式，通過(guò)中斷可以在6μs內從低功耗模式中喚醒CPU以控制程序流程，由于CPU的運算處理速度快、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)，降低單片機系統的功耗。
2．2 運行狀態(tài)
運行狀態(tài)下CMOS數字系統功耗可由公式(1)計算得出：

其中：P動(dòng)是運行狀態(tài)下CMOS數字系統功率，C是CMOS的負載電容，f是系統的時(shí)鐘頻率，Vcc是電源電壓。
可見(jiàn)，電源電壓對系統的功耗影響最大，然后是時(shí)鐘頻率，再就是負載電容。對使用者來(lái)說(shuō)，負載電容一般是不可控的，那么要設計一個(gè)低功耗的單片機系統，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。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，需要設計合理的供電系統，以及靈活的調整單片機內核電壓來(lái)降低功耗。AM下Vcc與Icc典型值如表2所列?；顒?dòng)模式(AM)下，MSP430G2553單片機電源電流(Icc)隨電源電壓(Vcc)變化而變化。

2．2．2 時(shí)鐘頻率
MSP430G2553的時(shí)鐘系統為電池供電而特別設計。MSP430G2553單片機有不同的時(shí)鐘源，產(chǎn)生3種可調的時(shí)鐘頻率：低頻輔助時(shí)鐘(ACLK)高頻主系統時(shí)鐘(MCLK)和高頻子系統時(shí)鐘(SMCLK)。根據各個(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(lái)權衡3個(gè)時(shí)鐘的頻率。對于一些低頻工作的外設可采用ACLK作為時(shí)鐘或信號源，而非統一使用MCLK，從而降低功耗；不論對于CPU還是外部設備，應盡量降低運行頻率，不影響功能時(shí)可設計自動(dòng)關(guān)機。
2．2．3 I／O端口
對普通的I／O口，需要配置成輸出模式來(lái)避免外部浮動(dòng)電壓的影響。CMOS輸入端不能有懸空的引腳，應將所有輸入端接適當的電平。