從應用層和后臺分析便攜式電子產(chǎn)品的節能技術(shù)
2.硬件支持的低功率模式
嵌入式微控制器通常設有至少一個(gè)低功率模式,以支持應用層的電源管理功能。美國國家半導體CP3000系列連接處理器采用先進(jìn)的電源管理技術(shù),其中內置的兩個(gè)12MHz及32.768kHz振蕩器負責支持四個(gè)不同模式:
活躍模式―有關(guān)應用以 12MHz的系統時(shí)鐘頻率全速運行。片上鎖相環(huán)路時(shí)鐘乘法器負責提供24MHz的中央處理器時(shí)鐘,也為USB節點(diǎn)控制器提供48MHz的時(shí)鐘。
圖2:自適應電壓調節硬件系統。
節能模式―CPU及指定的外圍器件都由32.768kHz的時(shí)鐘負責為其提供時(shí)鐘信號,12MHz的振蕩器及鎖相環(huán)路可能會(huì )被關(guān)閉。
空閑模式―CPU及指定的外設沒(méi)有時(shí)鐘為其提供時(shí)鐘信號,由32.768kHz振蕩器為其提供時(shí)鐘信號的看門(mén)狗計時(shí)器可以被編程,以脫離空閑模式??梢詫IWU模塊進(jìn)行編程,當在某個(gè)端口管腳上檢測到上升或下降邊沿,觸發(fā)系統脫離空閑模式。
停止模式―將32.768kHz的振蕩器關(guān)閉。MIWU模塊仍繼續運行,使外部信號可以觸發(fā)系統脫離停止模式。
我們可以利用不同的方式來(lái)執行這些模式,以便達到節能的目的。雖然沒(méi)有一套現成的規律可以適用于所有系統,但表1列出了將應用電源管理模式映射到藍牙及CP3000模式的實(shí)際應用。
3.如何處理未使用的外設
對于大部分的微處理器設計來(lái)說(shuō),只要關(guān)閉沒(méi)有使用的外設,便可降低功耗。CP3000系列芯片分別為每一外設模塊提供使能位,該芯片可以支持非常多的外設,根本沒(méi)有哪種應用可以完全用到這些外設模塊,因此必定有部分外設模塊暫時(shí)未用。為了降低功耗,這些未用的外設模塊必須全部關(guān)閉。
由于外設所需的時(shí)鐘頻率與系統的時(shí)鐘頻率不同,也由于外設的時(shí)鐘頻率不受所采用的電源管理模式控制,因此CP3000芯片的時(shí)鐘合成模塊負責為這些外設提供獨立的時(shí)鐘。為了盡量節省電能,應關(guān)閉這些未用外設的輔助時(shí)鐘。
4.如何處理未使用的端口管腳
如果任由沒(méi)有被驅動(dòng)的CMOS輸入端電壓浮動(dòng)至介于邏輯電平0與1之間的輸入電壓范圍,將會(huì )產(chǎn)生額外的功耗。如果I/O端口配置為輸入端,而且任由其自由浮動(dòng),上述情況便有可能出現,因此任何沒(méi)有外部驅動(dòng)或拉高/拉低的輸入端口都應配置為輸出端。CP3000端口電路設有可編程的上拉功能,以避免未驅動(dòng)的輸入端電壓自由浮動(dòng)。
CP3000的端口管腳在芯片復位后配置為輸入端,這是CP3000芯片的預設配置。采用這樣的配置是有必要的,因為外接元件可能會(huì )驅動(dòng)這些端口。這些端口如果預設為輸出端,微控制器與外接元件可能會(huì )在復位后互相爭奪使用緩沖區。因此,有關(guān)應用有責任在復位后配置沒(méi)有被驅動(dòng)的端口管腳。
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