浅谈低功耗单片机系统的设计.pdfVIP

2007年3月 浅谈低功耗单片机系统的设计 吴天 7。．J- (杭州师范大学钱江学院电子信息工程，江苏杭州310012) 【摘要1系统的低功耗设计需要全面分析各方面因素，统筹规划。选择一款合适的单片机，通过对其特性的了解，设计系统方案； 在软件设计上，要考虑到低功耗编程的特殊性，并尽量使用单片机的低功耗模式。 【关键词l 单片机系统；低功耗设计 【中圈分类号1 TU25 【文献标识码】A 【文章编号】 1009--5489(2007)03-0166-01 一、单片机应用系统低功耗设计要注意的问题 系统运行频率越高，电源功耗就会相应增大。为更好地降低功耗，内 ，， 目前单片机的种类很多，大多数都是针对某一类特定应用而设计的， 合适的单片机系统选择与设计是节点微功耗设计的关键。单片机的微功 可在满足功能需要的情况下按一定比例降低CPU主时钟频率，以降低电 耗设计可从下列几个因素考虑。 源功耗。在不需要高速运行的情况下，可选用副时钟低速运行，进一步降 “1、尽量选择集成度高的单片机。随着微电子技术的发展，单片机的集 低功耗。通过软件对特殊功能寄存器赋值可改变CPU的时钟频率，或进 成度越来越高，实现了真正意义上的单片化。很多单片机都集成了大量的 行主时钟和副时钟切换。 5、在线改变CPU的工作频率 外围功能模块，如ADC、DAC、程序存储器、定时器、串行接口(RS232、SPI、 12C等)等。选择这样的器件，可有效加快开发进度、降低系统成本、减小体 可根据CPU处理任务的不同，在外部振荡器不变的情况下，通过程序 积、提高可靠性和抗干扰能力，同时SOC技术进一步降低了器件接口间的改变处理器时钟控制寄存器PCC的值，在线改变CPU的频率。 功耗。 6、后备功能 2、考虑到有些场合单片机的工作特点，选择单片机不光要关注工作电 流，更应该关注单片机休眠时的静态电流。单片机丰富的低功耗模式和极 低的静态电流，在满足特定应用功能的同时，有效降低系统的功耗。 模式。 3、在满足应用要求的前提下，选择配较低的单片机，较小的RAM／ 7、内部钟表定时器 NCE单片机内部提供了时钟定时器，每隔O．5s产生一次中断。在系统 ROM、较低的ADC分辨率、较低的ADC速率，较少的10管脚都可以降低 单片机的整体功耗。当然了，这个得能满足你产品需求的前提下 处于休眠状态时，仍可定时被唤醒。对于单片机只须间歇工作、但又需要 实时计时功能的应用场合，提供了非常有效的节能方法。CPU在不工作时 4、对于一个数字系统而言，其功耗大致满足公式：P=CV2L其中c为 系统的负载电容，V为电源电压，f为系统工作频率【2】。功耗与电源电压的 平方成正比，因此电源电压对系统的功耗影响最大，其次是工作频率，再次 断到来时，CPU回到正常工作状态，进入时钟中断处理程序做时钟更新处 就是负载电容。负载电容对设计人员而言，一般是不可控的，因此设计一 理，然后再进入后备功能状态。 个低功耗系统，在不影响系统性能的前提下，尽可能地降低电源的电压和 三、单片机软件的低功耗设计的 工作频率。 随着越来越多的嵌入式应用使用了实时操作系统，如何在操作系统层 5、对于大多数低功耗单片机来说，工作频率越低，意味着消耗的电流 面上降低系统功耗也成为一个值得关注的问题。 也越小，但是不能认为频率越低，系统整体功耗越小，因为工作频率降低， 1、应用软件方面的考虑 意味着需要更长的处理时间，其他外围电路消耗的电能就越多。目前有很 之所以使用“应用软件”的说法，是为了区分于“系统软件”或者