浅谈嵌入式设计的低功耗微控制器

　　每个微控制器供应商都声称拥有低功耗设备。有几个声称拥有“最低功耗”的设备。他们不可能都是对的，不是吗？不，他们不能。然而，不同的微控制器在不同的应用中会表现出不同的功耗特性。除非您知道要查找什么并且可以概括嵌入式设计的操作，否则这些信息并没有太大帮助。所以这里有一些关于在低功耗微控制器中寻找什么的提示。

　　切断有源模式电源

　　降低微控制器能耗的首要也是最明显的事情是找到减少微控制器在活动模式下运行时消耗的电量的方法。如果您的应用程序在大部分时间保持微控制器处于活动状态，这一点尤其重要。为此，请选择具有低活动模式功耗的微控制器，以尽可能低的时钟速度运行它们，然后根据所选时钟速率以尽可能低的内核电压运行它们。如果微控制器可以以各种可编程时钟速率运行，请编写固件，使其了解所有操作模式下的处理负载，并在每种模式下以尽可能低的块速率运行处理器。

　　只购买您需要的内存

　　与普遍的看法相反，微控制器的内存会消耗电力——尤其是在以更高时钟速率运行的微控制器中——并且您选择的微控制器中的内存越多，它消耗的电力就越多。因此，如果您想保持尽可能低的功耗，请务必选择仅具有应用程序所需内存量的处理器。如果需要，可以在带有额外内存的引脚兼容微控制器上开发和调试代码，然后切换到生产所需的最小内存。

　　高效执行代码

　　接下来，使用高效执行代码的处理器内核，以使微控制器在活动模式下花费的时间更少。一般而言，32 位处理器内核将比 8 位或 16 位处理器更有效地处理数据，因为它们可以在一个时钟周期内处理大数据块。当大多数数据类型使用字节宽的块时，8 位处理器很有意义。图像、音频和视频数据不是以 8 位块的形式出现的，因此 32 位处理器对于处理此类数据类型的应用程序可能更有效。此外，32 位处理器可能会采用更先进的半导体工艺技术制造，如果使用得当，这些技术有望降低运行功率。如果您有一个类似于 EEMBC 基准套件 （http://www.eembc.org） 中的应用程序，

　　快速唤醒

　　接下来，您要寻找能够从睡眠模式唤醒并快速开始执行代码的处理器。当处理器没有做任何有用的事情但仍在消耗功率时，睡眠模式和活动模式之间的转换时间是死区时间。在此期间，微控制器消耗的电流比在睡眠模式下要多得多，而这种功率在“完成工作”方面基本上是浪费的。一些处理器不会很快唤醒，因此它们在唤醒时会浪费不可忽略的电量。如果您的设计经常将处理器置于睡眠和唤醒模式之间，这个因素就非常重要。

　　查看所有睡眠模式

　　许多具有极低功耗和能耗要求的嵌入式应用程序倾向于让处理器在大部分时间处于休眠状态以节省电池电量。但是，一些微控制器具有多种睡眠和深度睡眠模式。这些模式之间的差异通常涉及保持通电的功能单元的数量。例如，轻度睡眠模式可以使 UART 等处理器外围设备和中断控制器保持唤醒状态，并且在发生中断时处理器进入活动状态。深度睡眠模式可能需要重置以使处理器退出睡眠模式。对于您计划用于特定应用的睡眠模式，您选择的微控制器应该具有极低的电流消耗。

　　获得更智能的外围设备

　　一些微控制器具有“智能”自主外围设备，允许处理器内核在外围设备工作时花费更多时间休眠。外围模块的功耗明显低于处理器内核。智能片上外设可以时间或数据触发，仅在需要实际处理时唤醒处理器。这种操作模式可以在数周和数月的系统操作中节省大量电力。

　　根据上述建议，您可以看到没有单一的方法可以确定“最低”功率的微控制器。真正的赢家将是提供不超过您需要的功能、以尽可能低的时钟频率和尽可能低的内核电压运行的微控制器。做你的作业。研究一长串可用部件，您会找到最适合您需求的微控制器。