1方案说明
通过使用兆易创新(Gigadevice)型号为GD32F130G8U6的高性能32位单片机(MCU)和AmbiqMicro的超低功耗RTCAM1815来代替单颗低功耗MCU的方案。待机状态下，MCU完全shutdown，只有RTC工作，保持计时以及保存重要备份数据；工作状态下，MCU被RTC唤醒，执行程序，工作执行完毕给RTC发sleep指令，控制RTC关闭MCU电源。
RTC唤醒MCU的方式可以是IO口电平变化边沿触发，也可以是定时触发。该方案相对于单芯片方案的主要优势有以下几点。
GD32F130G6U6主要特性：
ARMCortex-M3内核；
最大主频72Hz，内核访问闪存高速零等待；
单周期乘法器和硬件除法器；
NVIC中断嵌套支持16个中断，每个中断有16个优先级；
64Kflash、8KSRAM；
高性能模拟外设，1个12bit的ADC，支持10路通道，最快转换时间1μs；
多种外设接口，
2个USART，2个SPI(18Mbit/s)，2个I2C(400Kbit/s)；
片上1个高级定时器，1个系统定时器，最大支持6个通用定时器，1个DMA；
支持上电复位(POR)，掉电复位(PDR)和低压检测(LVD)；
28pin封装，23个可用IO；
内部高速时钟(8MHz)和内部低速时钟(40kHz)。
超低功耗表现在工作状态：MCU运行功耗245μA/MHz，RTC14nA；待机状态：MCU功耗0，RTC14nA。待机状态下该系统的待机功耗仅为14nA，即使是市面上在低功耗上做得最好的MCU厂家(比如EnergyMicro)，其生产的MCU的待机功耗也要比以上系统至少高一个数量级以上。
当系统长时间处于待机状态的时候，该系统在低功耗上极具优势。小尺寸封装可以做到4mm*4mm，AM1815封装尺寸
3mm*3mm。采用GD130+AM1815可以有效减小PCB设计尺寸。GD130属于cortex-M3核的超值型MCU，价格甚至低
于一些M0核的MCU和8位机。而AM1815虽然可以做到极致低功耗，但本身还是一颗RTC，价格也不贵。对比过GD130+AM1815两颗加起来的价格，甚至低于很多主打超低功耗的M3核和M0核的MCU。
AmbiqMicro是一家专注于研发生产低功耗芯片产品的美国公司，其产品采用先进的SPOT技术（亚阈值功率优化技术），SPOT技术上世纪由物理学家发现，2004年由美国大学研究，2010年正式应用到产品里面。SPOT技术重新定义了超低功率半导体的含义，为芯片建立了新的标准，从而使得功耗做得更低。本设计中由AM1815芯片实现超低功耗原理。
2硬件参考设计
如图1所示，AM1815进入sleep模式的方式为MCU通过SPI接口设置AM1815的sleep相关寄存器的值以使其进入sleep模式，当AM1815进入sleep模式后，会将PSW/nIRQ2引脚电平由低变为高，而AM1815的PSW/nIRQ2引脚接到MCU的VSS，当其电平由低变高时，MCU从上电变为断电状态。AM1815从sleep模式唤醒的方式为其EXTI引脚接收到一个上升沿或者下降沿脉冲，这样PSW/nIRQ2引脚电平就会从高变为低，从而MCU从断电变为上电状态。通过以上这种方式，以AM1815的进入低功耗和唤醒来控制MCU的断电和上电。
3软件参考设计
MCU通过SPI接口读写AM1815寄存器时序如图2所示：由AM1815的datasheet中SPI读写时序图大概可知，MCU读AM1815寄存器的过程，首先要发送一个需要读取的寄存器地址addr，其中addr的第7位为0表示读，然后把MCU通过SPI接收到的AM1815返回的第一个字节丢掉，从第二个字节开始顺序接收到的数据就是读取的数据。MCU写AM1815的过程类似，首先发送需要写入的寄存器地址addr，其中addr的第7位为1表示写，然后依次将需要写入的字节写入，不用管AM1815返回的数据。
选择GD130的一个普通的GPIO口(例如PB7)作为控制引脚，当检测到PB7上有一个下降沿时，通过SPI接口向AM1815的sleep寄存器写值则会控制AM1815进入sleep模式。
4结语
本文设计了一种可以应用于可穿戴设备、便携设备、追踪器、RFID、支付Ukey、仪器仪表等行业的低功耗设计方案。该方案使用了Gigadevice公司的高性价比MCUGD32F130G8U6和AmbiqMicro公司的超低功耗RTCAM1815。和业界通用的单芯片方案比较，该方案具有高性能、超低功耗、小尺寸以及低成本的特点。在低占空比的应用场合，该方案的优势更加明显。