<![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></s></dfn>]]><![CDATA[<small id="yhprb"></small>]]><![CDATA[<small id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></small>]]><![CDATA[<small id="yhprb"></small>]]><![CDATA[<small id="yhprb"></small>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>]]>
單片機系統低功耗設計策略
作者：
時(shí)間：2013-09-30
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
收藏
1.4選擇合適的時(shí)鐘方案
時(shí)鐘的選擇對于系統功耗相當敏感，設計者需要注意兩個(gè)方面的問(wèn)題：
第一是系統總線(xiàn)頻率應當盡量低。單片機內部的總電流消耗可分為兩部分——運行電流和漏電流。理想的CMOS開(kāi)關(guān)電路，在保持輸出狀態(tài)不變時(shí)，是不消耗功率的。例如，典型的CMOS反相器電路，如圖2所示，當輸入端為零時(shí)，輸出端為1，P晶體管導通，N晶體管截止，沒(méi)有電流流過(guò)。而實(shí)際上，由于N晶體管存在一定漏電流，且隨集成度提高，管基越薄，漏電流會(huì )加大。溫度升高，CMOS翻轉閾電壓會(huì )降低，而漏電流則隨環(huán)境溫度的增高變大。在單片機運行時(shí)，開(kāi)關(guān)電路不斷由“1”變“0”、由“0”變“1”，消耗的功率是由單片機運行引起的，我們稱(chēng)之為“運行電流”。如圖2所示，在兩只晶體管互相變換導通、截止狀態(tài)時(shí)，由于兩只管子的開(kāi)關(guān)延遲時(shí)間不可能完全一致，在某一瞬間會(huì )有兩只管子同時(shí)導通的情況，此時(shí)電源到地之間會(huì )有一個(gè)瞬間較大的電流，這是單片機運行電流的主要來(lái)源?？梢钥闯?，運行電流幾乎是和單片機的時(shí)鐘頻率成正比的，因此盡量降低系統時(shí)鐘的運行頻率可以有效地降低系統功耗?！ ?BR>
圖2典型的CMOS反相器
第二是時(shí)鐘方案，也就是是否使用鎖相環(huán)、使用外部晶振還是內部晶振等問(wèn)題。新一代的單片機，如飛思卡爾的HCS08系列單片機，片內帶有內部晶振，可以直接作為時(shí)鐘源。使用片內晶振的優(yōu)點(diǎn)是可以省掉片外晶振，降低系統的硬件成本；缺點(diǎn)是片內晶振的精度不高（誤差一般在25%左右，即使校準之后也可能有2%的相對誤差），而且會(huì )增加系統的功耗?！ ?BR>現代單片機普遍采用鎖相環(huán)技術(shù)，使單片機的時(shí)鐘頻率可由程序控制。鎖相環(huán)允許用戶(hù)在片外使用頻率較低的晶振，可以很大地減小板級噪聲；而且，由于時(shí)鐘頻率可由程序控制，系統時(shí)鐘可以在一個(gè)很寬的范圍內調整，總線(xiàn)頻率往往能升得很高。但是，使用鎖相環(huán)也會(huì )帶來(lái)額外的功率消耗?！ ?BR>單就時(shí)鐘方案來(lái)講，使用外部晶振且不使用鎖相環(huán)是功率消耗最小的一種。
2 應用軟件方面的考慮
之所以使用“應用軟件?
1;的說(shuō)法，是為了區分于“系統軟件”或者“實(shí)時(shí)操作系統”。軟件對于一個(gè)低功耗系統的重要性常常被人們忽略。一個(gè)重要的原因是，軟件上的缺陷并不像硬件那樣容易發(fā)現，同時(shí)也沒(méi)有一個(gè)嚴格的標準來(lái)判斷一個(gè)軟件的低功耗特性。盡管如此，設計者仍需盡量將應用的低功耗特性反映在軟件中，以避免那些“看不見(jiàn)”的功耗損失。
2.1 用“中斷”代替“查詢(xún)”
一個(gè)程序使用中斷方式還是查詢(xún)方式對于一些簡(jiǎn)單的應用并不那么重要，但在其低功耗特性上卻相去甚遠。使用中斷方式，CPU可以什么都不做，甚至可以進(jìn)入等待模式或停止模式；而查詢(xún)方式下，CPU必須不停地訪(fǎng)問(wèn)I/O寄存器，這會(huì )帶來(lái)很多額外的功耗。
2.2 用“宏”代替“子程序”
程序員必須清楚，讀RAM會(huì )比讀Flash帶來(lái)更大的功耗。正是因為如此，低功耗性能突出的ARM在CPU設計上僅允許一次子程序調用。因為CPU進(jìn)入子程序時(shí)，會(huì )首先將當前CPU寄存器推入堆棧（RAM），在離開(kāi)時(shí)又將CPU寄存器彈出堆棧，這樣至少帶來(lái)兩次對RAM的操作。因此，程序員可以考慮用宏定義來(lái)代替子程序調用。對于程序員，調用一個(gè)子程序還是一個(gè)宏在程序寫(xiě)法上并沒(méi)有什么不同，但宏會(huì )在編譯時(shí)展開(kāi)，CPU只是順序執行指令，避免了調用子程序。唯一的問(wèn)題似乎是代碼量的增加。目前，單片機的片內Flash越來(lái)越大，對于一些不在乎程序代碼量大一些的應用，這種做法無(wú)疑會(huì )降低系統的功耗。
2.3 盡量減少CPU的運算量
減少CPU運算的工作可以從很多方面入手：將一些運算的結果預先算好，放在Flash中，用查表的方法替代實(shí)時(shí)的計算，減少CPU的運算工作量，可以有效地降低CPU的功耗（很多單片機都有快速有效的查表指令和尋址方式，用以?xún)?yōu)化查表算法）；不可避免的實(shí)時(shí)計算，算到精度夠了就結束，避免“過(guò)度”的計算；盡量使用短的數據類(lèi)型，例如，盡量使用字符型的8位數據替代16位的整型數據，盡量使用分數運算而避免浮點(diǎn)數運算等。
2.4 讓I/O模塊間歇運行
不用的I/O模塊或間歇使用的I/O模塊要及時(shí)關(guān)掉，以節省電能。RS232的驅動(dòng)需要相當的功率，可以用單片機的一個(gè)I/O引腳來(lái)控制，在不需要通信時(shí)，將驅動(dòng)關(guān)掉。不用的I/O引腳要設置成輸出或設置成輸入，用上拉電阻拉高。因為如果引腳沒(méi)有初始化，可能會(huì )增大單片機的漏電流。特別要注意有些簡(jiǎn)單封裝的單片機沒(méi)有把個(gè)別I/O引腳引出來(lái)，對這些看不見(jiàn)的I/O引腳也不應忘記初始化。
3 結論
一個(gè)成功的低功耗設計應該是硬件設計和軟件設計的結合。從硬件設計開(kāi)始，就應該充分意識到一個(gè)低功耗應用的特性，選擇一款合適的單片機，通過(guò)對其特性的了解，設計系統方案；在軟件設計上，要考慮到低功耗編程的特殊性，并盡量使用單片機的低功耗模式?！ ?BR>限于篇幅，僅僅討論了低功耗設計中的一些常見(jiàn)問(wèn)題，更多的問(wèn)題只能靠設計者去實(shí)際分析和解決了?！ ?
技術(shù)專(zhuān)區
国产精品自在自线亚洲|国产精品无圣光一区二区|国产日产欧洲无码视频|久久久一本精品99久久K精品66|欧美人与动牲交片免费播放
<![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></s></dfn>]]><![CDATA[<small id="yhprb"></small>]]><![CDATA[<small id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></small>]]><![CDATA[<small id="yhprb"></small>]]><![CDATA[<small id="yhprb"></small>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>]]><![CDATA[<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>]]>
加入技術(shù)交流群
評論