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根据数值选用低功耗MCU

根据数值选用低功耗MCU

点击数:7572 次   录入时间:03-04 11:38:45   整理:http://www.55dianzi.com   元器件的选用

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    MCU供应商通常会在数据手册第一页列出最低功耗值。虽然器件可能实现数据手册中提到的规格,但是实际的操作模式可能在应用中不一致。某些不利的低功耗特性并未列出,包括极慢的唤醒时间、无状态保持或RAM保持功能,或者操作电压范围缩小。为了深入了解各种低功耗特性,开发人员需定义相同的操作模式,其中包括两部分:电气规格和低功耗功能。

    电气规格比较

    电气性能规格罗列在数据手册中,通过仔细研究才能判断哪种规格更加重要。通常电气规范依据供应商定义的电源模式组织分类,这将使评估更加困难,因为需要熟悉每种电源模式的功能。一般情况下,定义一系列操作条件并对应到一种电源模式更有意义。例如,开发人员可能会定义下面一组操作条件:

    · 状态保持和RAM保持条件下的休眠模式电流消耗

    o 所有其他外设禁用

    · RTC启用且状态保持和RAM保持条件下的休眠模式电流消耗

    o RTC启用,所有其他外设禁用

    · 唤醒时间

    · 供电电压范围

    一旦操作条件有明确的定义,那么就很容易判定属于何种电源模式。

    额外的低功耗特性

    第二部分是低功耗特性,这在供应商文档中很难找到,其散布在数据手册和参考手册中。低功耗功能的示例包括:

    · 可用的唤醒源。

    · 如何恢复代码执行。

    · 在休眠模式下可操作的外设。

    一旦相同的操作模式明确定义,开发人员可以开始研究文档中的更多细节。

    经过收集数据的过程之后,还可以通过MCU相关的特性针对应用进一步降低功耗。这些特性优化可以减少BOM成本、提供更长的产品生命周期或者提供更好的设计灵活性。例如,片上DC-DC转换器能够有效为系统提供电能,从而减少功耗,并且允许使用更小的电池、降低整体BOM成本,或者提高功率预算的灵活性。多种唤醒源可以提升设计灵活性,允许MCU尽量停留在最低功耗模式,进一步降低应用的平均电流消耗。

    开发人员的另一种优化方式是允许固件改变片内电源电压范围。当MCU在低频率下运行时,可以减少供电电压,从而节省功耗。可选的时钟门控使硬件模块与活动电路断开连接,从而避免不工作的外设消耗电能。以上特性没有列举在衡量低功耗MCU的供电电流规格中,但其实是实现最低整体系统功耗的关键。



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    图形化配置工具能够辅助开发,帮助开发人员更深入的理解MCU。在开发低功耗应用时,需要了解整体功耗的分布。只有熟悉这些信息,才能明确哪些设计可以进一步优化,也能更好理解整体架构。理想情况下,低功耗配置工具能够给出进一步降低功耗的提示,也包括配置过程中检测到的任何配置错误。例如,SILICon Labs AppBuilder图形配置工具中的功耗评估器能够显示提供配置指导的功耗提示,并且也提供功耗预算的饼图,显示有多少电能消耗,以及哪些外设正消耗电能;当配置更改时,饼图将自动更新。

    为了简化MCU的比较过程,下表中列出几种常见操作模式,以及Silicon Labs基于ARM Cortex-M3内核的SiM3L1xx MCU系列产品可提供的系统级优化功能和开发工具。

    小结

    为低功耗应用评估和选择MCU,仅了解数据手册第一页是远远不够的。开发人员深入分析器件的供电电流规格,由此决定哪个MCU可提供最低整体系统功耗,以及减少整体电源电流的系统级优化功能。

    通常各个MCU供应商指定的操作条件不同,在一些情况下,列出的低功耗数据仅出现在不实用的模式中。在相同操作模式下对比MCU将避免开发人员被供应商宣称的超低功耗数据所误解。

    一旦理解和确定器件的电气特性,开发人员还应关注合适的评估平台和软件工具。MCU的选择过程中需要考虑以上因素,因为这对于工程团队的快速运作非常重要。




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