支撐多種作業(yè)形式

    為了合作不同的運(yùn)用需求，并到達(dá)體系均勻功耗的最小化，低功耗芯片MCU需求供給多種操作形式，讓用戶(hù)靈敏分配運(yùn)用，常見(jiàn)的操作形式有下列數(shù)種：

    正常運(yùn)轉(zhuǎn)形式：CPU 內(nèi)核及外圍正常作業(yè)，能實(shí)時(shí)改動(dòng) CPU 及外圍的作業(yè)頻率 (On the Fly) 或封閉不需求的時(shí)鐘源以取得最佳的作業(yè)效能。

    低頻作業(yè)形式：CPU 內(nèi)核及外圍作業(yè)于低頻的時(shí)鐘源，例如 32.768K 晶震或內(nèi)部低頻 10K RC 震動(dòng)器。一般此刻最大的耗電來(lái)歷為嵌入式閃存及 LDO 自身的耗電流。假如此刻的履行程序不大，能夠考慮將程序運(yùn)作于 RAM 以下降均勻功耗。請(qǐng)注意并不是一切 MCU 都能支撐在 RAM 履行程序。

    Idle 形式：CPU 內(nèi)核中止，時(shí)鐘源和被致能的外圍電路繼續(xù)作業(yè)，直到外圍電路契合設(shè)定條件喚醒 CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或操控履行流程。一般高頻的運(yùn)轉(zhuǎn)形式，CPU 及嵌入式閃存耗費(fèi)適當(dāng)大比例的電流，故 Idle 形式能有用下降均勻功耗。

    待機(jī)RAM 堅(jiān)持形式：CPU 內(nèi)核及一切時(shí)鐘源封閉，內(nèi)建LDO 切換到低耗電形式，可是RAM 及 IO 管腳繼續(xù)供電，保持進(jìn)入待機(jī)之前的情況。

    RTC 形式：CPU 內(nèi)核及高頻時(shí)鐘源封閉，內(nèi)建LDO 切換到低耗電形式，由于此刻 LDO 供電才能下降，僅能供給低耗電的外圍電路運(yùn)轉(zhuǎn)，例如 32.768K 晶振、RTC (實(shí)不時(shí)鐘計(jì)數(shù)器)、BOD (降壓偵測(cè)或重置電路)、TN 單色LCD 直接驅(qū)動(dòng)電路等。

深層待機(jī)

深層待機(jī)形式：CPU 內(nèi)核及一切時(shí)鐘源封閉，封閉 RAM 及LDO、BOD 等一切外圍電路的電源，僅IO 管腳(或部分IO管腳)繼續(xù)供電，由IO管腳或重置 (Reset) 管腳喚醒 CPU.由于此形式下，RAM 的數(shù)據(jù)已丟掉，一般會(huì)進(jìn)行內(nèi)部電源切開(kāi)，供給數(shù)十個(gè)情況記載緩存器作為體系重啟時(shí)的初始情況參閱源。此形式的長(zhǎng)處是更低的靜態(tài)電流，一般僅需 100nA ~ 500nA,其缺陷是并非一切的運(yùn)用都能夠忍耐 RAM 數(shù)據(jù)丟掉及體系重啟。

    電源體系的考慮

    在多電源體系的運(yùn)用上，有必要考慮低功耗MCU芯片 的內(nèi)部電源規(guī)劃或主動(dòng)切換，以下以市電/備用電池雙電源體系及內(nèi)建 USB 接口，但往常由電池供電的舉動(dòng)設(shè)備來(lái)舉例說(shuō)明。

    市電/備用電池雙電源體系：MCU 往常由市電經(jīng)由交直流轉(zhuǎn)化電路供電，當(dāng)市電斷電時(shí)，經(jīng)由銜接在備用電源的獨(dú)立供電管腳進(jìn)行供電，一起在 MCU 內(nèi)部進(jìn)行電源切開(kāi)，并供給一個(gè)牢靠的備用電源主動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，保證市電正常供電時(shí)備用電池不會(huì)繼續(xù)被耗費(fèi)。但細(xì)心考慮，其實(shí)有兩種情況或許發(fā)生，一種是備用電池僅供電給部分低耗電的外圍電路，例如 32.768K 晶振、RTC 時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)備份寄存器等。當(dāng)市電來(lái)時(shí) MCU 將重新發(fā)動(dòng)。別的一種情況是當(dāng)市電斷電時(shí)，有或許 MCU 及部分外圍電路會(huì)被喚醒作業(yè)，然后再次進(jìn)入待機(jī)形式。智能型電表便是此類(lèi)運(yùn)用的典型代表。在此種運(yùn)用中，備用電池需求供電給整顆 MCU,所以電源主動(dòng)切換開(kāi)關(guān)有必要能接受更高的電流，相對(duì)本錢(qián)也較高。

    內(nèi)建 USB 接口舉動(dòng)設(shè)備：此類(lèi)設(shè)備平常由兩節(jié)電池供電或鋰電池供電，作業(yè)電壓或許為 2.2V 到 3V,當(dāng)銜接到 USB 時(shí)，USB接口轉(zhuǎn)由 VBUS 供電。此類(lèi)低功耗 MCU 假如沒(méi)有內(nèi)建 5V 轉(zhuǎn) 3V 的 USB 接口 LDO 將會(huì)發(fā)生下列問(wèn)題，當(dāng)銜接 USB 時(shí)有必要由外掛的 LDO 將 USB VBUS 的 5V 電源轉(zhuǎn)化為 3V 電源一起供給給 MCU VDD 及 USB 接口電路，但又有必要防止 LDO 輸出的 3V 電源與脫機(jī)操作時(shí)的電池電源發(fā)生沖突，將會(huì)需求外加電源辦理電路，添加體系本錢(qián)及復(fù)雜度。

    豐厚的喚醒機(jī)制及快速喚醒時(shí)刻

    有許多的體系運(yùn)用場(chǎng)合，需求由外部的單一信號(hào)、鍵盤(pán)或乃至串行通訊信號(hào)來(lái)激起 MCU 發(fā)動(dòng)全體體系的運(yùn)作。在未被激起的時(shí)分，微控器或乃至大部分的整機(jī)需求處于最低耗電的待機(jī)情況，以延伸電池的壽數(shù)。能夠在各式需求下被喚醒，也成為微控器的重要特征。超低功耗MCU 能具有各式不同的喚醒方法，包含各I/O 可作為激起喚醒的通道，或是由I2C、UART、SPI的信道作為被外界組件觸發(fā)喚醒，或運(yùn)用內(nèi)、外部的超低耗電時(shí)鐘源，透過(guò) Timer 來(lái)計(jì)時(shí)喚醒。許多的喚醒機(jī)制，只需運(yùn)用妥當(dāng)，并合作微控器的低耗電操作切換形式，能夠使 MCU 簡(jiǎn)直不時(shí)處于極低功耗的情況。

    配有快速、高效率內(nèi)核的 低功耗MCU,能夠在每次喚醒的當(dāng)下時(shí)刻短時(shí)刻里，完結(jié)應(yīng)有的運(yùn)作與反響，并再次進(jìn)入深層的低待機(jī)形式，以此到達(dá)均勻耗能下降的意圖?？墒?，假如喚醒后開(kāi)端履行微指令的時(shí)刻由于某些要素而延遲的很長(zhǎng)，將會(huì)使下降整體耗電的方針大打折扣，乃至達(dá)不到體系反響的要求。因而，有些 MCU,合作起振時(shí)刻的改善，邏輯設(shè)計(jì)的合作，使得喚醒后履行指令的時(shí)刻至少降到數(shù)個(gè)微秒之內(nèi)。