低功耗MCU

电子产品的低功耗问题经常让产品设计者头痛而又不得不面对。以单片机（MCU）为核心的系统，其功耗主要由单片机功耗和单片机外围电路功耗组成。要降低单片机系统的功耗，需要从硬件和软件两方面入手。

恩智浦(NXP)宣布推出三个用于汽车和工业领域的蓝牙低功耗 MCU。这些MCU具有什么功能？它们将如何帮助其目标应用？

贸泽电子即日起开始备货STMicroelectronics (ST) 的STM32L5超低功耗微控制器。STM32L5系列采用集成Arm TrustZone® 硬件安全技术的Arm® Cortex®-M33内核，并具有一组保护功能和嵌入式高速存储器，性能高，功耗低。

平常我们在使用MCU低功耗时经常会出现实际功耗比理论功耗偏差较大，如在某些低到微安级的功耗模式，而我们设计的低功耗怎么测都是毫安级的，电流竟然能够高出理论几百到上千倍，遇到这种情况千万不要怕，只要认真你就赢了。

低功耗问题经常让产品设计者头痛而又不得不面对。以单片机(MCU)为核心的系统，其功耗主要由单片机功耗和单片机外围电路功耗组成。要降低单片机系统的功耗，需要从硬件和软件两方面入手。

硬件设计考虑因素

要满足单片机系统的低功耗要求，选用具有低功耗特性的单片机可以很容易实现(例如，Siliconlaboratories设计的高速C8051F系列单片机)。因为具有低功耗特性的单片机可以大大降低系统功耗，这可以从单片机的供电电压、内部结构、系统时钟和低功耗模式等几方面来考察一款单片机的低功耗特性。一般来讲，用户在选择技术供应商和产品过程中，需要对下面的一些重要硬件参数进行更加深入的考量：

选择简单的CPU内核

选择CPU内核时切忌一味追求性能，以“够用就好”为原则。8位机够用，就没有必要选用16位机、32位机；单片机的运行速度越快，往往其功耗也越大。一个CPU越复杂、集成度越高、功能越强，片内晶体管越多，总漏电流也越大，即使进入STOP状态，漏电流也会变得不可忽视；而简单的CPU内核不仅功耗低，成本也低。

选择低电压供电的单片机系统

根据数据手册列出的电流消耗规格来比较和选择低功耗单片机（MCU）是一项比较困难的任务。在大多数情况下，选择MCU的开发人员会先初步看看数据手册第一页，作为快速获得器件信息的参考点，其中包括外设、运行速度、封装信息、GPIO引脚数量和供电特性等。这种方法对于获得器件的整体性能很有效，但是在评估低功耗特性时却不实用。

为了对低功耗操作有全面了解，开发人员还要考虑电流消耗、状态保持、唤醒时间、唤醒源，以及低功耗模式下可运行的外设等。开发人员在相同操作模式下对比同类低功耗MCU，以获得客观的逐项比较结果。另外，易用的评估工具也非常重要，因为能评估整体系统功耗的额外功能和外设，使工程师的工作更加容易。

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2018-03/wen_zhang_/100010830-38005-8.jpg&q…; alt="单片机选型有诀窍：根据数值选择低功耗MCU"></center>

作者: 新唐科技

<font size="3"><strong>1、前言</strong></font>

传统的低功耗MCU设计都是以8位MCU为主，因为8位内核逻辑门数相对较少，运行或泄露电流低，售价也相对低廉。但是，许多新兴的应用都需要比8位内核更大的处理效率。近年智能生活的抬头、物联网的建立，便携式消费性电子产品与无线功能需求越来越高、设计越来越复杂，要提高性能的同时又要兼顾低功耗，需要有一款高性能低功耗的主控MCU来作为平台。另一方面，工业上的智能化也在展开，如远程监控、数字化、网络化等。简单说来，就是人物连接(云端应用)、物物连接(物联网)需求越来越多，导致产品功能越来越复杂，计算量越来越高，2009年ARM发表了32位Cortex-M0内核，提供给MCU厂商一个强而有力的平台，加上工艺微缩技术的进步，嵌入式闪存工艺普及化及降价，主要成本来自内存大小及模拟外设和IO引脚数量，CPU内核的成本差异已大幅缩短，更促进了高性价比32位低功耗MCU的快速发展。

<font size="3"><strong>2、MCU功耗来自何处？</strong></font>

MCU功耗明明应该只有176nA，可是测出来的硬是达到了700mA！简直是不能忍啊，想死的心都有了。

平常我们在使用MCU低功耗时经常会出现实际功耗比理论功耗偏差较大，如在某些低到微安级的功耗模式，而我们设计的低功耗怎么测都是毫安级的，电流竟然能够高出理论几百到上千倍，遇到这种情况千万不要怕，只要认真你就赢了。

下面列出在设计低功耗时需要注意的五点。

1、掐断外设命脉——关闭外设时钟

先说最直观的，也是我们都比较注意的方面，就是关闭MCU的外设时钟。对于现在大多数的MCU，其外设模块都对应着一个时钟开关，只要打开这个外设时钟，就可以正常使用该外设了，当然，该外设也就会产生相应的功耗；反之，如果想要让这个外设不产生功耗，一般只需要关闭该外设时钟即可。

2、让工作节奏慢下来——时钟不要倍频

除了外设模块功耗消耗之外，还有一个功耗大户，那就是PLL和FLL模块。PLL和FLL主要是用来对原始的时钟信号进行倍频操作，从而提高系统得整体时钟，相应的其功耗也会被提上去。所以在进入低功耗前，需要切换时钟模式，旁路掉PLL和FLL模块，等到MCU唤醒之后再把时钟切换回去。

3、围堵涓涓细流——注意IO口的电平状态

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2016-12/wen_zhang_/100004570-14938-pearl-g…; alt="" width="600" ></center>

随着技术的发展，各种新型的电子产品设计不断在市场上现身，包括可穿戴设备、虚拟现实（VR）眼镜和无人机等。其中，无人机的应用行业越来越广泛，不仅在玩具市场占到主导地位，在军事应用和民用上也有极大的拓展。为了应对市场的火热，强的续航能力成为提升无人机竞争力的重要因素之一。但由于电池的瓶颈，因此对无人机控制MCU有低功耗、高性能、小型化、安全性高等要求。