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做到這五點 就能讓MCU低功耗


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的話,就會經常出現電量不足的情況,影響用戶體驗。
 
平時我們在做產品的時候,基本的功能實現很簡單,但只要涉及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,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,遇到這種情況千萬不要怕,只要認真你就贏了。下邊咱們仔細分析一下這其中的原因。

第一條 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的外設時鐘,對于現在市面上出現的大多數的MCU,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;反之,如果想要讓這個外設不產生功耗,只需關閉它的時鐘即可。

第二條 讓工作節奏慢下來(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,相應的,其功耗也會被提上去。所以在進入低功耗之前,需要切換是種模式,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。

第三條 圍堵涓涓細流(注意I/O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,舉個例子,如下圖所示,假如某個IO口有個10KΩ的上拉電阻,把引腳拉到3.3V,然而當MCU進入低功耗模式的時候,此IO口被設置成輸出低電平,根據歐姆定律,此引腳就會消耗3。3V/10K=0。33mA的電流,假如有四、五個這樣的IO口,那么幾個mA就貼進去了,太可惜了。所以在進入低功耗之前,請逐個檢查IO口的狀態:

如果此IO口帶上拉,請設置為高電平輸出或者高阻態輸入;
 
如果此IO口帶下拉,請設置為低電平輸出或者高阻態輸入;
 
總之一句話,不要把上好的電流浪費在產生熱量的功能上,咱可不靠這點溫度去暖手。



第四條 睦鄰友好合作(注意I/O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。所以凡是遇見這一類的情況,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MCU睡眠之前,設置好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。

第五條 斷開調試器連接,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,什么原因呢?是因為在測試功耗的時候MCU還連接著調試器呢!這時候大部分電流就會被調試器給擄走,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,一定不要連接調試器,更不能邊調試邊測電流。

總結:

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干掉消耗功率的因素。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,就可能要更改程序的架構——即便如此也不一定能把功耗給徹底降下去。
(轉自21ic電子網)
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