單片機選型有訣竅：根據數值選擇低功耗MCU

根據數據手冊列出的電流消耗規格來(lái)比較和選擇低功耗單片機(MCU)是一項比較困難的任務(wù)。在大多數情況下，選擇MCU的開(kāi)發(fā)人員會(huì )先初步看看數據手冊第一頁(yè)，作為快速獲得器件信息的參考點(diǎn)，其中包括外設、運行速度、封裝信息、GPIO引腳數量和供電特性等。這種方法對于獲得器件的整體性能很有效，但是在評估低功耗特性時(shí)卻不實(shí)用。

為了對低功耗操作有全面了解，開(kāi)發(fā)人員還要考慮電流消耗、狀態(tài)保持、喚醒時(shí)間、喚醒源，以及低功耗模式下可運行的外設等。開(kāi)發(fā)人員在相同操作模式下對比同類(lèi)低功耗MCU，以獲得客觀(guān)的逐項比較結果。另外，易用的評估工具也非常重要，因為能評估整體系統功耗的額外功能和外設，使工程師的工作更加容易。

MCU供應商通常會(huì )在數據手冊第一頁(yè)列出最低功耗值。雖然器件可能實(shí)現數據手冊中提到的規格，但是實(shí)際的操作模式可能在應用中不一致。某些不利的低功耗特性并未列出，包括極慢的喚醒時(shí)間、無(wú)狀態(tài)保持或RAM保持功能，或者操作電壓范圍縮小。為了深入了解各種低功耗特性，開(kāi)發(fā)人員需定義相同的操作模式，其中包括兩部分：電氣規格和低功耗功能。

電氣規格比較

電氣性能規格羅列在數據手冊中，通過(guò)仔細研究才能判斷哪種規格更加重要。通常電氣規范依據供應商定義的電源模式組織分類(lèi)，這將使評估更加困難，因為需要熟悉每種電源模式的功能。一般情況下，定義一系列操作條件并對應到一種電源模式更有意義。例如，開(kāi)發(fā)人員可能會(huì )定義下面一組操作條件：

· 狀態(tài)保持和RAM保持條件下的休眠模式電流消耗

o 所有其他外設禁用

· RTC啟用且狀態(tài)保持和RAM保持條件下的休眠模式電流消耗

o RTC啟用，所有其他外設禁用

· 喚醒時(shí)間

· 供電電壓范圍

一旦操作條件有明確的定義，那么就很容易判定屬于何種電源模式。

額外的低功耗特性

第二部分是低功耗特性，這在供應商文檔中很難找到，其散布在數據手冊和參考手冊中。低功耗功能的示例包括：

· 可用的喚醒源。

· 如何恢復代碼執行。

· 在休眠模式下可操作的外設。

一旦相同的操作模式明確定義，開(kāi)發(fā)人員可以開(kāi)始研究文檔中的更多細節。

經(jīng)過(guò)收集數據的過(guò)程之后，還可以通過(guò)MCU相關(guān)的特性針對應用進(jìn)一步降低功耗。這些特性?xún)?yōu)化可以減少BOM成本、提供更長(cháng)的產(chǎn)品生命周期或者提供更好的設計靈活性。例如，片上DC-DC轉換器能夠有效為系統提供電能，從而減少功耗，并且允許使用更小的電池、降低整體BOM成本，或者提高功率預算的靈活性。多種喚醒源可以提升設計靈活性，允許MCU盡量停留在最低功耗模式，進(jìn)一步降低應用的平均電流消耗。

開(kāi)發(fā)人員的另一種優(yōu)化方式是允許固件改變片內電源電壓范圍。當MCU在低頻率下運行時(shí)，可以減少供電電壓，從而節省功耗?？蛇x的時(shí)鐘門(mén)控使硬件模塊與活動(dòng)電路斷開(kāi)連接，從而避免不工作的外設消耗電能。以上特性沒(méi)有列舉在衡量低功耗MCU的供電電流規格中，但其實(shí)是實(shí)現最低整體系統功耗的關(guān)鍵。