在典型的根據(jù)超低功耗MCU 的運(yùn)用中，有用占空比極低。鄙人，絕大多數(shù)時(shí)刻處于待機(jī)形式下，只堅(jiān)持實(shí)時(shí)時(shí)鐘功用。此類(lèi)比如包含數(shù)秒鐘才測(cè)一次溫度的電子主動(dòng)調(diào)溫器以及一天只發(fā)動(dòng)幾回且每次運(yùn)轉(zhuǎn)不超越 1 分鐘的便攜式血糖監(jiān)測(cè)儀?？墒且坏┯行枨螅w系有必要即時(shí)進(jìn)行處理。
應(yīng)當(dāng)緊記的是，根據(jù) MCU芯片 的超低功耗運(yùn)用有必要供給如下功用：

1、盡或許低的待機(jī)功耗；

2、必要的杰出功用；

3、在作業(yè)形式間能夠快速切換。

抱負(fù)的電池
     便攜式儀器運(yùn)用的電池對(duì)體系的作業(yè)壽數(shù)有很大的影響。最常見(jiàn)的辦法是運(yùn)用一對(duì)規(guī)范的 1.5V‘AAA’堿性電池。另一種既能使本錢(qián)最小化又無(wú)需替換電池的解決計(jì)劃是永久裝置的單體鈕扣鋰電池。永久電池概念是一個(gè)重要的商場(chǎng)賣(mài)點(diǎn)，這種電池能夠防止客戶(hù)服務(wù)及因替換電池時(shí)裝置不妥所引起的相關(guān)職責(zé)。
     假設(shè)有一個(gè)最小供電電壓為 2.7V 的電池供電儀器，它的待機(jī)形式?jīng)Q議了均勻電流，其值一般在 2μA 以?xún)?nèi)。在運(yùn)用一對(duì)‘AAA’電池供電時(shí)，則需求一個(gè) 20uA 以?xún)?nèi)的穩(wěn)壓器對(duì)此類(lèi)電池的線(xiàn)性放電進(jìn)行彌補(bǔ)。因此，體系的總電流耗費(fèi)為 22μA 即 低功耗MCU 與穩(wěn)壓器之和。串聯(lián)的 2 節(jié)堿性電池放電至 2.7V 電壓時(shí)，只要 40% 的電池容量能被使用，發(fā)生大約 400mAh 的電量。在除以 22μA 的均勻電流耗費(fèi)之后，咱們就能夠計(jì)算出選用這種堿性電池供電，體系能夠運(yùn)轉(zhuǎn) 2 年。
     與之相反，鋰電池具有平整的放電特性，使得其電池容量簡(jiǎn)直能夠得到徹底使用，而無(wú)需進(jìn)行漏電流調(diào)理。例如，一顆一般的 220mAh鈕扣鋰電池 CR2032，其放電量能夠到達(dá) 90%，輸出電壓簡(jiǎn)直恒定為 2.8V?？偟捏w系電流耗費(fèi)為 2μA（即只要 MCU 的電流耗費(fèi)）。選用這種解決計(jì)劃，一顆電池就能夠使體系運(yùn)轉(zhuǎn) 10 年以上。由于具有超長(zhǎng)的作業(yè)壽數(shù)，此類(lèi)儀器往往能夠規(guī)劃成一次性設(shè)備，10 年后，該儀器完成了它的使命，一起也變得陳腐或過(guò)期。
時(shí)鐘操控是要害
     超低功耗運(yùn)用中常常選用雙振蕩器計(jì)劃。一個(gè)總是堅(jiān)持敞開(kāi)狀況的 32kHz 的掛鐘晶振用于低頻輔佐時(shí)鐘 (ACLK)，一般只為定時(shí)器與實(shí)時(shí)中止功用供給時(shí)鐘源。一個(gè)能夠‘快速發(fā)動(dòng)’的高頻主時(shí)鐘 (MCLK) 振蕩器只要在 CPU 與體系需求時(shí)才發(fā)動(dòng)，且其喚醒時(shí)刻一般小于 10 微秒。
不過(guò)，了解哪些時(shí)鐘需求快速發(fā)動(dòng)，哪些時(shí)鐘不需求快速發(fā)動(dòng)是很重要的。
     常見(jiàn)的圈套是二級(jí)體系時(shí)鐘喚醒，其開(kāi)端僅向 CPU 與體系供給 ACLK，而 MCLK 則堅(jiān)持安穩(wěn)（1 毫秒即可發(fā)動(dòng)）。有時(shí)為體系供給快速發(fā)動(dòng)的 MCLK（但不安穩(wěn)），但其不安穩(wěn)性會(huì)給可用性形成晦氣影響。例如，假如要求選用 19200 波特 UART 協(xié)議下載數(shù)據(jù)（這種操作能夠隨時(shí)進(jìn)行），這就要求每隔 52μs 精確承受一個(gè)比特。但 ACLK 的頻率缺乏認(rèn)為 UART 供給滿(mǎn)意的波特率調(diào)制。假如將二級(jí)發(fā)動(dòng)的高速 MCLK 用于 UART，成果將會(huì)形成無(wú)法猜測(cè)的波特率并會(huì)丟掉字符。在此情況下，MCLK 安穩(wěn)下來(lái)之前 MCU 有必要使體系處于等候狀況。
     進(jìn)入與退出低功率形式并快速處理數(shù)據(jù)的才能至關(guān)重要，不然 CPU 就會(huì)在等候時(shí)鐘安穩(wěn)過(guò)程中糟蹋功率。高速體系時(shí)鐘或許能夠快速發(fā)動(dòng)并當(dāng)即安穩(wěn)下來(lái)。

外設(shè)功耗
     在規(guī)劃根據(jù) MCU 的超低功耗運(yùn)用時(shí)還有必要考慮到外設(shè)的功耗。大部分 超低功耗MCU 都具有發(fā)動(dòng)單個(gè)外設(shè)與時(shí)鐘源的才能，以節(jié)約功耗。僅在需求時(shí)發(fā)動(dòng)某個(gè)外設(shè)與時(shí)鐘是下降功耗的根底。
     可是咱們需求仔細(xì)查看兩個(gè)與外設(shè)操控相關(guān)的范疇，即欠壓維護(hù)和端口引腳漏電流。
     大部分 MCU 都集成了欠壓維護(hù)功用，其可在電源電壓下降到安全作業(yè)范圍之外時(shí)重啟體系，以防止無(wú)法意料的事情發(fā)生。MCU 一 般還能啟用或禁用欠壓維護(hù)功用以節(jié)約功耗，可是欠壓維護(hù)有必要一直處于敞開(kāi)狀況，這是由于欠壓是無(wú)法猜測(cè)的。
     端口引腳漏電流有時(shí)會(huì)被忽視，但這個(gè)問(wèn)題有必要考慮。許多舊式的 MCU 的限制輸入引腳漏電流為 1 μA。而這關(guān)于一個(gè)具有 20 個(gè)輸入端口的器材來(lái)說(shuō)會(huì)耗費(fèi) 20μA 的電流！但專(zhuān)為低功耗規(guī)劃的 MCU 答應(yīng)最大不超越 50nA的漏電流。
架構(gòu)影響
     在項(xiàng)目開(kāi)端之前，咱們一般需求履行一系列專(zhuān)用基準(zhǔn)，以剖析指定架構(gòu)在代碼密度與周期數(shù)量方面的全體功率。經(jīng)過(guò)這個(gè)過(guò)程，規(guī)劃人員應(yīng)當(dāng)查驗(yàn)要害的可重入代碼途徑，以便深化了解或許架構(gòu)對(duì)詳細(xì)運(yùn)用發(fā)生的影響。
     處理集成 A／D 轉(zhuǎn)化器外設(shè)的中止服務(wù)程序是可重入代碼的一個(gè)好比如。說(shuō)明晰可一起在作業(yè)文件型 8 位 RISC CPU 與根據(jù)寄存器的 16 位 RISC CUP 架構(gòu)中傳輸 10 位 A／D 數(shù)據(jù)所需的指令。8 位架構(gòu)選用單個(gè)作業(yè)文件累加器，數(shù)據(jù)有必要經(jīng)過(guò)該作業(yè)文件累加器進(jìn)行傳輸。此類(lèi)架構(gòu)與根據(jù) 16 位寄存器的 CPU 比較需求更多的 CPU 開(kāi)支，由于后者答應(yīng)直接存儲(chǔ)器對(duì)傳輸進(jìn)行存儲(chǔ)。從此例能夠看出，16 位架構(gòu)所需代碼更少，功用履行速度快 4 倍，然后縮短了運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)刻，下降了功耗。
     上述 A／D 轉(zhuǎn)化器實(shí)例僅對(duì) CPU 處理數(shù)據(jù)才能的差異進(jìn)行了比照。而相同重要的是 A／D 轉(zhuǎn)化器外設(shè)具有能夠下降服務(wù)需求的特性。如主動(dòng)通道掃描、根據(jù)定時(shí)器的SOC 觸發(fā)器以及轉(zhuǎn)化輸出的直接傳輸?shù)忍匦阅軌驅(qū)?CPU 開(kāi)支基本上下降至零，然后有用地將功耗下降至僅為 A／D 轉(zhuǎn)化器本身的功耗。
終究清單
     針對(duì)詳細(xì)運(yùn)用挑選超低功耗MCU 將是一件耗時(shí)而又困難的作業(yè)?；ㄐr(shí)刻來(lái)了解各種MCU 的架構(gòu)特性，能夠使規(guī)劃滿(mǎn)意嚴(yán)苛的功率預(yù)算要求。
     以下清單為完成根據(jù)超低功耗MCU 的規(guī)劃供給了部分輔導(dǎo)準(zhǔn)則。

1、考慮選用永久鋰電池；

2、選用多種作業(yè)形式；

3、盡或許下降待機(jī)功耗；

4、選用即時(shí)發(fā)動(dòng)且安穩(wěn)的高速振蕩器；

5、在功率預(yù)算中考慮欠壓維護(hù)功用；

6、統(tǒng)籌端口引腳走漏；

7、選用可最小化每項(xiàng)使命周期數(shù)的 CPU；

8、供給能夠下降開(kāi)支的智能外設(shè)。