淺析實(shí)現MCU低功耗的三種途徑

　　現在的電子產(chǎn)品，對低功耗的要求越來(lái)越高。產(chǎn)品功耗的問(wèn)題是經(jīng)常讓產(chǎn)品設計者頭痛而又不得不面對的一個(gè)問(wèn)題。以單片機為核心的系統，其功耗主要由單片機功耗和單片機外圍電路功耗組成。要滿(mǎn)足單片機系統的低功耗要求，選用具有低功耗特性的單片機可以很容易實(shí)現。因為具有低功耗特性的單片機可以大大降低系統功耗，這可以從單片機的供電電壓、內部結構、系統時(shí)鐘和低功耗模式等幾方面來(lái)考察一款單片機的低功耗特性。 為了讓控制器的耗電量達到最低。達成的方式大概有以下三種：降低工作模式時(shí)的功秏、減少休眠模式的功秏、以及縮短由休眠到工作的喚醒時(shí)間。

　　工作模式時(shí)的功秏減低是最先被克服的任務(wù)，目前推出低功秏MCU的廠(chǎng)商多半已經(jīng)做到。其中最大眉角在于，必須利用較低的系統頻率或運行電壓來(lái)節省功耗，但是不可以影響到產(chǎn)品的效能。整合電源管理是一個(gè)不錯的方法，在此領(lǐng)域有著(zhù)墨的廠(chǎng)商，Silicon Labs微控制器產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監Mike Salas表示，整合專(zhuān)有的DC-DC轉換器，可以讓運作模式的操作電壓降至0.9V,原本必須使用2顆電池才能操作、也可因此而只要1顆就能使用相同功能。

　　MCU按其存儲器類(lèi)型可分為無(wú)片內ROM型和帶片內ROM型兩種。對于無(wú)片內ROM型的芯片，必須外接EPROM才能應用（典型芯片為8031）。帶片內ROM型的芯片又分為片內EPROM型（典型芯片為87C51）、MASK片內掩模ROM型（典型芯片為8051）、片內FLASH型（典型芯片為89C51）等類(lèi)型，一些公司還推出帶有片內一次性可編程ROM（One Time Programming, OTP）的芯片（典型芯片為97C51）。MASKROM的MCU價(jià)格便宜，但程序在出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)固化，適合程序固定不變的應用場(chǎng)合；FALSHROM的MCU程序可以反復擦寫(xiě)，靈活性很強，但價(jià)格較高，適合對價(jià)格不敏感的應用場(chǎng)合或做開(kāi)發(fā)用途；OTPROM的MCU價(jià)格介于前兩者之間，同時(shí)又擁有一次性可編程能力，適合既要求一定靈活性，又要求低成本的應用場(chǎng)合，尤其是功能不斷翻新、需要迅速量產(chǎn)的電子產(chǎn)品。

　　而休眠模式的功秏控制，業(yè)界的共識可分成兩方向：向下壓低休眠時(shí)的最低功秏，以及，提供不同等級的待機模式。意法半導體大中華暨南亞區產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理楊正廉說(shuō)，現在的低功耗MCU可以針對不同的省電模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整，依據使用狀況不同，自動(dòng)關(guān)閉不需要的功能，至低的功耗僅0.27A,幾乎是個(gè)電表無(wú)法偵測出來(lái)的數字。

　　從終端產(chǎn)品的角度看，需要低功秏MCU,許多是屬于長(cháng)時(shí)間休眠狀態(tài)、但是只要需要工作，就必須迅速站上崗位開(kāi)始運作，最簡(jiǎn)單的例子就是煙霧偵測器。從MCU本身的設計來(lái)看，從休眠到運作的轉換時(shí)間如果太長(cháng)，等于白白浪費了等候期間的電流損耗。

　　Mike Salas強調，降低功秏的三項要素都很重要，但最重要的事情是齊頭并進(jìn)才能集其大成。楊正廉也說(shuō)，休眠時(shí)保持超低功耗固然重要，但在此之外，也務(wù)求迅速喚醒、以最低功秏完成工作后，再以最快速度回歸休眠狀態(tài)；才能將整體系統層級的功耗降到最低。