物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴技術(shù)使低功耗電路設(shè)計至關(guān)重要。此類設(shè)備往往是獨立系統(tǒng)，這意味著它們通常由電池供電。自然，這些設(shè)備的功能僅與電池壽命一樣長。持續(xù)時間越長，設(shè)備越有用。

比較系統(tǒng)功耗。圖片由Hackaday提供

由于這些原因，低功耗MCU選項已被市場所淹沒。

雖然各種選擇對于設(shè)計人員當然是有用的，但通常常常很難決定要為哪個應(yīng)用程序使用哪個MCU。嘗試瀏覽數(shù)據(jù)表和促銷規(guī)格時尤其如此。在本文中，我們將回顧為您的設(shè)計選擇低功耗MCU時的不同注意事項。

比較MCU的問題

如今，MCU具有九種以上的功耗模式已經(jīng)很普遍。為了使事情更加混亂，不同的供應(yīng)商傾向于以不同的方式命名可比較的電源模式。結(jié)果，嘗試比較兩個可比較的MCU可能會造成混淆。

MCU功耗曲線。圖片由Silicon Labs提供

通常，MCU供應(yīng)商傾向于在數(shù)據(jù)表的第一頁上顯示最低功耗。盡管設(shè)備可能符合所提供的功率規(guī)格，但用于實現(xiàn)此規(guī)格的工作模式在設(shè)計人員的特定應(yīng)用中可能不切實際。

最低功耗模式的一些非廣告功能可能包括非常慢的喚醒時間，無狀態(tài)或RAM保留或減小的工作電壓范圍。

低功耗MCU的初步考慮

為了比較功耗，工程師需要考慮電流消耗，狀態(tài)保持，喚醒時間和喚醒源。另一個重要的考慮因素是外圍設(shè)備的可用性，它可以降低系統(tǒng)總功耗。通常，這些電氣規(guī)格是按供應(yīng)商特定的電源模式組織的。

因此，為了準確比較MCU，設(shè)計人員必須首先定義工作條件，并將其與常見的工作模式相匹配。不同的工作條件考慮因素可能包括休眠模式電流消耗，RAM保留，啟用/禁用RTC，啟用/禁用外圍設(shè)備，喚醒時間和電源電壓范圍等。

STMicroelectronics低功耗MCU數(shù)據(jù)表的摘錄。圖片由Mouser提供

在考慮這些操作條件時，工程師必須首先了解其最終產(chǎn)品的預(yù)期操作。

例如，如果工程師正在設(shè)計一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，該設(shè)備每天進行一次讀取和傳輸，然后在一天中的其他時間保持睡眠狀態(tài)，那么選擇深度睡眠功耗最低的MCU是有意義的，因為這是最常見的工作條件。

一旦明確定義了工作條件，評估和比較MCU的工作將變得更加容易。

低功耗MCU的其他注意事項

除了可量化的低功耗規(guī)范外，還有其他功能對于實現(xiàn)最低的整體系統(tǒng)功耗至關(guān)重要。

一個示例是確定MCU是否具有允許固件擴展內(nèi)部電源電壓的能力。以較低頻率工作的MCU能夠降低其電源電壓并節(jié)省功率。

從深度睡眠模式喚醒，執(zhí)行固定工作負載并返回深度睡眠模式的時間為1秒的設(shè)備示例。圖片由Analog Devices提供

另一個有益的功能可能是選擇性時鐘門控，它允許將硬件模塊與有源電路斷開連接，從而防止不活動的外圍設(shè)備消耗功率。

盡管還有其他例子，但這兩個例子清楚地表明，MCU的某些功能（超出其原始電流消耗數(shù)量）對于選擇最佳的低功耗解決方案可能至關(guān)重要。

Microchip的MCU Plus顯示驅(qū)動器

除了可用的低功耗MCU列表之外，Microchip還發(fā)布了新的PIC24F GU和GL系列MCU。

值得注意的是，這些設(shè)備旨在用于帶有數(shù)字顯示器的電池供電應(yīng)用，這通過集成低功耗顯示驅(qū)動器得以證明。

通過使用集成的LCD驅(qū)動程序，開發(fā)人員可以從CPU上卸載簡單的動畫例程，從而即使在MCU處于ze睡，空閑或睡眠模式時也可以顯示動畫，以節(jié)省功耗。

Microchip最新的低功耗MCU PIC24F。圖片由Microchip提供

Microchip MCU16業(yè)務(wù)部門副總裁Joe Thomsen說：“這種可擴展的設(shè)備系列支持從云連接的低功耗IoT節(jié)點和傳感器系統(tǒng)到汽車，消費類和工業(yè)自動化應(yīng)用的應(yīng)用程序，并幫助開發(fā)人員輕松添加顯示，增強功能和安全性他們的設(shè)計。”

選擇合適的低功耗MCU

首先，為您的特定應(yīng)用選擇正確的低功耗MCU似乎很艱巨。為了更好地評估和比較不同的選擇，必須首先了解MCU的預(yù)期工作條件，規(guī)格和功能。

隨著對超低功耗設(shè)計的需求不斷增加，開發(fā)這些技能對于實踐工程師來說是必不可少的。