32位元MCU功耗再降

　　CPU內核及所有時(shí)脈源關(guān)閉，關(guān)閉RAM及LDO、BOD等所有周邊電路的電源，僅I/O接腳（或部分I/O接腳）持續供電，由I/O接腳或重置（Reset）接腳喚醒CPU。因為此模式下，RAM的資料已丟失，通常會(huì )進(jìn)行內部電源切割，提供數十個(gè)狀態(tài)記錄暫存器，做為系統重啟時(shí)的初始狀態(tài)參考源。此模式的優(yōu)點(diǎn)是更低的靜態(tài)電流，通常僅需100？500奈安培，其缺點(diǎn)是并非所有的應用都可以忍受RAM資料丟失及系統重啟。

　　電源系統的考量

　　在多電源系統的應用上，必須考慮低功耗MCU的內部電源規畫(huà)或自動(dòng)切換，以下以市電/備用電池雙電源系統及內建通用序列匯流排（USB）介面，但平常由電池供電的行動(dòng)裝置來(lái)舉例說(shuō)明。

　?。须?備用電池雙電源系統

　　MCU平常由市電經(jīng)由交直流轉換電路供電，當市電斷電時(shí)，經(jīng)由連接在備用電源的獨立供電接腳進(jìn)行供電，同時(shí)在MCU內部進(jìn)行電源切割，并提供一個(gè)可靠的備用電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，確保市電正常供電時(shí)備用電池不會(huì )持續被消耗。

　　但仔細考慮，其實(shí)有兩種狀況可能發(fā)生，一種是備用電池僅供電給部分低耗電的周邊電路，如32.768kHz晶振、RTC時(shí)脈電路、資料備份暫存器等。當市電來(lái)時(shí)，MCU將重新啟動(dòng)；另外一種狀況是當市電斷電時(shí)，有可能MCU及部分周邊電路會(huì )被喚醒工作，然后再次進(jìn)入待機模式。智慧型電表就是此類(lèi)應用的典型代表。在此種應用中，備用電池須要供電給整顆MCU，所以電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)必須能承受更高的電流，相對成本也較高。

　?。畠冉║SB介面行動(dòng)裝置

　　此類(lèi)裝置平時(shí)由兩節電池供電或鋰電池供電，工作電壓可能為2.2？3伏特，當連接到USB時(shí)，USB介面轉由VBUS供電。此類(lèi)低功耗MCU如果沒(méi)有內建5伏特轉3伏特的USB介面，LDO將會(huì )產(chǎn)生下列問(wèn)題，當連接USB時(shí)，必須由外掛的LDO將USB VBUS的5伏特電源轉換為3伏特電源，同時(shí)提供給MCU VDD及USB介面電路，但又必須避免LDO輸出的3伏特電源，與離線(xiàn)操作時(shí)的電池電源發(fā)生沖突，將會(huì )須要外加電源管理電路，增加系統成本及復雜度。

　　豐富的喚醒機制及快速喚醒時(shí)間

　　有許多的系統應用場(chǎng)合，須由外部的單一訊號、鍵盤(pán)或甚至串列通訊訊號，激發(fā)MCU啟動(dòng)整體系統的運作。在未被激發(fā)的時(shí)候，MCU或甚至大部分的整機須處于最低耗電的待機狀態(tài)，以延長(cháng)電池的壽命。

　　能夠在各式需求下被喚醒，也成為MCU的重要特征。MCU能擁有各式不同的喚醒方式，包括各I/O可做為激發(fā)喚醒的通道，或是由內部整合電路（I2C）、通用異步收發(fā)器（UART）、串列周邊介面（SPI）的通道做為被外界元件觸發(fā)喚醒，或使用內、外部的超低耗電時(shí)脈源，透過(guò)計時(shí)器來(lái)計時(shí)喚醒。諸多的喚醒機制，只要運用得當，并配合MCU的低耗電操作切換模式，可使MCU幾乎時(shí)時(shí)處于極低功耗的狀況。

　　配有快速、高效率內核的MCU，可以在每次喚醒的當下短暫時(shí)間里，完成應有的運作與反應，并再次進(jìn)入深層的低待機模式，以此達到平均耗能下降的目的。但是，若喚醒后開(kāi)始執行微指令的時(shí)間因為某些因素而拖延得很長(cháng)，將會(huì )使降低總體耗電的目標大打折扣，甚至達不到系統反應的要求。因此，有些MCU配合起振時(shí)間的改進(jìn)，及邏輯設計的配合，使得喚醒后執行指令的時(shí)間至少降到數個(gè)微秒之內。
低功耗類(lèi)比周邊及記憶體e#

　　低功耗類(lèi)比周邊及記憶體

　　低功耗MCU在運行時(shí)，除了CPU內核及被啟動(dòng)的數位周邊電路在工作外，愈來(lái)愈多被整合到內部的類(lèi)比周邊電路亦是耗電的主要來(lái)源。以最簡(jiǎn)單的執行序來(lái)分析運行功耗，共包含下列耗電來(lái)源：CPU內核、時(shí)脈振蕩器、嵌入式閃存記憶體及LDO本身的消耗電流。代入以下典型值數據將會(huì )更清楚顯示各個(gè)部分對耗電的影響：

　　運行頻率12MHz，MCU電壓3伏特，LDO輸出1.8伏特供給CPU內核、