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超低功耗MCU如何降低功耗

2020-11-14 17:58:58 軟體設計

低功耗是MCU的一項非常重要的指標,比如某些可穿戴的設備,其攜帶的電量有限,如果整個電路消耗的電量特別大就會經常出現電量不足的情況,

平時我們在做產品的時候,基本的功能實作很簡單,但只要涉及到關于低功耗的問題就比較棘手了,比如某些可以低到微安級的MCU微控制器,而自己設計的低功耗怎么測都是毫安級的,電流竟然能夠高出標準幾百到上千倍,遇到這種情況干萬不要怕,只要認真你就贏了,接著仔細分析一下這其中的原因,

(1)掐斷外設命脈,關閉外設時鐘,
先說最直觀的,也是工程師都比較注意的方面,就是關閉MCU微控制器的外設時鐘,對于現在市面上出現的大多數的MCU微控制器,其外設模塊都對應著一個時鐘開關,只需要打開這個外設的時鐘,就可以正常的使用這個外設了,當然此外設也就會產生相應的功耗;如果想要讓這個外設不產生功耗的話,只需要關閉它的時鐘就可以了,

( 2)讓作業節奏慢下來,時鐘不要倍頻,除了外設模塊功率消耗之外,還有一個功耗大戶需要注意一下,這就是PLL和 FLL模塊,PLL和FLL主要是用來對原始的時鐘信號進行倍頻操作,從而提高系統的整體時鐘,其功耗也會被提上去,所以在進入低功耗之前,需要切換時種模式,旁路掉PLL和 FLL模塊,從而盡可能的降低MCU的功耗,等到MCU喚醒之后再把時鐘切換回去,

( 3)圍堵涓涓細流,注意IO口的電平狀態,如果認為只要關閉外設時鐘就能夠保證外設不再耗電,那么你就太天真了,如果 IO口沒有做好處理的話,它就會在暗地里偷走功耗,而你卻渾然不知,具體原因是這樣的,一般的IO的內部或者外部都會有上下拉電阻,假如某個IO口有個10K 的上拉電阻,把引腳拉到3.3 V,然而當MCU進入低功耗模式的時候,此IO口被設定成輸出低電平,根據歐姆定律,此引腳就會消耗3.3 V/10 K = 0.33 mA的電流,假如有四、五個這樣的IO口,那么幾個mA就貼進去了,所以在進入低功耗之前,請逐個檢查IO口的狀態,
如果此IO口帶下拉,請設定為低電平輸出或者高阻態輸入,不要把上好的電流浪費在產生熱量的功能上,

(4)睦鄰友好的合作,要注意1O 與外設IC的統籌,
IO口的上下拉電阻消耗電流這一因素相對比較明顯,下邊咱來說一個不明顯的因素:IO口與外部IC相連時的電流消耗,假如某個IO口自帶上拉,而此與IO相連的IC引腳偏偏是自帶下拉的,那么無論這個引腳處于什么樣的電平輸出,都不可避免的產生一定的電流消耗,所以凡是遇見這-類的情況,首先需要閱讀外設IC的手冊,確定好此引腳的的狀態,做到心中有數;然后在控制單片機MCU睡眠之前,設定好MCU的IO口的上下拉模式及輸入輸出狀態,要保證一絲兒電流都不要被它消耗掉,

( 5)斷開除錯器連接,不要被假象所迷惑,還有一類比較奇特,檢測出來的電流消耗很大,可實際結果是自己杞人憂天,原因是因為在測驗功耗的時候MCU還連接著除錯器,這時候大部分電流就會被除錯器給擄走,平白無故的讓工程師產生極度郁悶的心情,所以在測低功耗的時候,一定不要連接除錯器,更不能邊除錯邊測電流,

MCU的低功耗設計是一個細致活,要養成良好的習慣,做到每添加一個功能都要重新驗證一下低功耗是否符合要求,這樣就可以隨時隨地減少損耗功率的因素,如果把所有功能都設計好了才去考慮低功耗的問題,一個不小心就可能要更改程式的架構,即便如此也不一定能把功耗給徹底降下去,

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