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作者：ØivindLoe，SiliconLabs微控制器產品高級營銷經理即使是在諸如物聯網應用的無線連接這種主導功耗的事件中，讓盡可能多的進程自主運行，也可大大提高電池壽命。降低功耗一直是微控器（MCU）市場的一個主要關注點。超低功耗MCU現在可以大大降低工作模式和深度睡眠模式下的功耗。這種變化的效果是顯而易見的，它大大提高了我們日常嵌入式應用中的電池壽命，并且提供了在未來使用能量收集的可能性。然而，要基于新型MCU降低功耗，開發人員必須考慮到許多因素，對此SiliconLabs特別撰寫一篇技術文章：以0MIPS運行你的嵌入式系統，幫助開發人員了解如何利用新型MCU中外設的自主運行，通過更接近以0MIPS運行，來實現數據手冊中所承諾的低功耗。低功耗為嵌入式系統研發關鍵對于在功耗敏感型物聯網（IoT）應用中所使用的新型MCU和無線MCU（WMCU）來說，執行代碼時的功耗已經明顯下降，甚至達到40AMHz以下。使用這些低功耗規格，您可能會想知道為什麼我們需要睡眠模式，為什麼不以500kHz運行您的代碼來實現20A的電流消耗，并且允許您的應用使用電池運行10年？其實事情并不是這么簡單的。睡眠模式下的功耗在過去幾年中也有顯著的改善。我們現在可以看到深度睡眠模式下的功耗低于2A，而一些睡眠模式下的功耗甚至低于50nA。您可能會覺得擁有這些模式設計出來的系統功耗自然很低，然而事實并非如此，應用能否利用睡眠模式才是關鍵。為什麼工作模式是好的...也是壞的使用MCU或WMCU的最直接的方法是讓CPU管理一切。例如，您可以啟動模數轉換（ADC），將一些數據放入通信接口（如USART傳輸）中，讀取ADC數據，并對數據做出一些處理，所有一切都由CPU直接控制。直接的CPU控制簡化了開發，但其成本是：每當外設或外部事件需要處理時，MCU都將處于工作模式，從而使功耗大增。近期，一些數據手冊顯示工作模式的電流是40AMHz甚至更低，它們通常是高時鐘頻率下的參數，低頻下會變大，進而導致絕對功耗變大。這是因為工作模式下頻率和功耗不是線性關系。功耗由如下兩部分組成，其中第二部分和頻率聯系不緊密：1.處理器本身，它是和頻率按比例變化的。2.有基礎工作電流的模塊，比如低壓差線性穩壓器（LDO），欠壓檢測器（BOD）等。要想降低功耗，應盡可能地減少MCU在高功耗的工作模式下運行，盡可能地關閉外設，讓CPU盡可能多地睡眠。功耗預算對于受限于能源的電池供電型應用來說，要知道能源消耗在哪里才能進行優化。表1顯示了一個傳感器檢測無線應用的功耗預算，它的功耗優化不太好。通過平均計算每個組件的功耗來測量或估計功耗。如果CPU占空比為兩個百分點，并且在60AMHz時工作在20MHz，則CPU的消耗為24A。請注意，表1所示的功耗預算是根據功能劃分的。例如，基礎睡眠電流包括一個低頻振蕩器和一個實時時鐘（RTC）來對系統事件進行定時從而允許深度睡眠。傳感器測量部分是由一個0.5kHz的中斷觸發，中斷之間深度睡眠。低功耗藍牙每秒鐘都要把數據發出去，這是個很普遍的低功耗應用。最后，還有一些非MCU部分的功耗。MCU可能無法直接控制這些模塊中的一部分，包括電源管理外設，在這個例子中，MCU是直接控制ADC對傳感器進行采樣，如果不是的話，傳感器電流將完全是圖片中的數據。對于這個例子，傳感器的持續電流大約是390A，但是通過調整占空比，每個ADC采樣僅僅使用了10s的時間，從而可以大大降低功耗。

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