創(chuàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)低功率MCU設(shè)計(jì)

　　等待模式和極低功率等待(VLPW)模式與它們對(duì)應(yīng)的運(yùn)行模式類(lèi)似，但CPU會(huì)暫停，且閃存及FlexMemory編程不可用。外設(shè)中斷啟動(dòng)后，MCU能夠退出等待模式，執(zhí)行預(yù)定的任務(wù)，然后迅速恢復(fù)為低功率狀態(tài)。這最大限度地減少了那些常在活動(dòng)狀態(tài)和減少功率狀態(tài)之間切換的應(yīng)用的平均功耗。根據(jù)總線(xiàn)頻率的不同，運(yùn)行模式Idd可以節(jié)省30至60%的功耗。

　　許多停止模式提供狀態(tài)保持和某些邏輯和/或內(nèi)存的部分或全部斷電。低漏電停止(LLS)模式是恢復(fù)時(shí)間為4μS的最低功率模式，可降低內(nèi)部邏輯的電壓，最大限度減少未使用的內(nèi)部電路的漏電，并且IDD通常保持在1.2μA到7μA的范圍內(nèi)。極低漏電停止(VLLS)模式則更進(jìn)了一步，它能切斷內(nèi)在邏輯以及有選擇地切斷RAM內(nèi)存，從而減少未使用電路的漏電。每個(gè)VLLS模式的之間差異與RAM保留級(jí)別有關(guān)。在VLLS3模式中，保留全部RAM;在VLLS2模式中，保留部分RAM;在VLLS2模式中，則不會(huì)保留RAM，但有一個(gè)32字節(jié)的寄存器文件可以用于關(guān)鍵應(yīng)用數(shù)據(jù)的保存。

　　Kinetis MCU的一個(gè)關(guān)鍵低功率組件是低漏電喚醒單元(LLWU)，它在所有低漏電停止模式中充當(dāng)喚醒監(jiān)控器。LLWU支持多達(dá)16個(gè)外部輸入引腳(如下降沿、上升沿或任何轉(zhuǎn)換都可以編程)和8個(gè)可由用戶(hù)配置為喚醒事件的內(nèi)部外設(shè)。在最低功率模式下，有幾個(gè)喚醒源可供選擇：如低功耗定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、模擬比較器、觸摸感應(yīng)接口(TSI)和幾個(gè)引腳中斷。喚醒輸入處于激活狀態(tài)時(shí)，只要MCU進(jìn)入LLS模式或任何VLLS模式它就會(huì)啟動(dòng)。

　　由于時(shí)鐘消耗多達(dá)40%的 有效功率，Kinetis MCU給所有模塊都采用可編程門(mén)控時(shí)鐘。這樣可以關(guān)閉運(yùn)行和等待模式中未使用的外設(shè)時(shí)鐘，同時(shí)還能保持相同的性能和功能。如果Kinetis器件具有大量通信模塊和定時(shí)器，這一點(diǎn)顯得尤為重要。此外，還可以用電源門(mén)控來(lái)關(guān)斷未使用的內(nèi)存和邏輯，進(jìn)一步降低漏電流。

　　Kinetis MCU包括一個(gè)低功率定時(shí)器，它通過(guò)在功率降低狀態(tài)啟動(dòng)連續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)作來(lái)提高靈活性。這既可以作為通用定時(shí)器使用，也可以用來(lái)與片上比較器一起對(duì)比較器輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。最后，低電壓檢測(cè)(LVD)單元支持兩個(gè)低電壓檢測(cè)觸發(fā)點(diǎn)，每觸發(fā)點(diǎn)上有四個(gè)警告級(jí)。它可以被配置為在電源電壓變化時(shí)生成復(fù)位或中斷信號(hào)，從而保證內(nèi)存內(nèi)容和MCU系統(tǒng)狀態(tài)的安全。

　　低功率觸摸感應(yīng)

　　所有Kinetis MCU都采用了飛思卡爾新推出的Xtrinsic觸摸感應(yīng)技術(shù)。通過(guò)創(chuàng)建觸摸啟動(dòng)按鈕、滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)式用戶(hù)界面，Xtrinsic提供了可以替代傳統(tǒng)機(jī)械式按鍵開(kāi)關(guān)的現(xiàn)代產(chǎn)品。同時(shí)從美觀(guān)的角度考慮，觸摸感應(yīng)接口還具有設(shè)計(jì)靈活、所需維護(hù)少，能支持不同感應(yīng)級(jí)別和覆蓋表面的功能。以上優(yōu)勢(shì)使得該技術(shù)不但被用于最新消費(fèi)電子產(chǎn)品，在家電、醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)控制面板等都得到了廣泛使用。觸摸感應(yīng)輸入(TSI)模塊還能提供更多好處，該模塊在啟動(dòng)后只需要使用最小電流加法器，就能在所有低功率模式中正常運(yùn)作。這使得大量電池供電應(yīng)用都可以采用觸摸感應(yīng)技術(shù)，而這在以前是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

　　TSI模塊中包括一個(gè)內(nèi)部定期掃描單元，它針對(duì)低功率和運(yùn)行模式提供獨(dú)立的掃描間歇。這使得用戶(hù)可以設(shè)置較長(zhǎng)的掃描間歇以最大限度降低功耗。而在運(yùn)行模式中可以將掃描間歇縮短，以加快觸摸響應(yīng)。

　　如圖3所示，TSI模塊提供可編程的高電容和低電容閾值，并且在檢測(cè)到TSI事件之前CPU在該范圍一直會(huì)保持休眠模式。發(fā)生觸摸操作時(shí)，瞬時(shí)電極電容被檢測(cè)到超出閾值定義的范圍，這反過(guò)來(lái)就會(huì)觸發(fā)TSI中斷，并快速喚醒CPU。一旦觸摸感應(yīng)輸入處理完畢，MCU就可以自由恢復(fù)低功率狀態(tài)。TSI模塊最多可以支持16個(gè)電極/按鍵，每個(gè)電極使用單個(gè)引腳，無(wú)需外部元件，從而降低系統(tǒng)成本。當(dāng)電容測(cè)量分辨率降低到0.02fF時(shí)，它還可以與厚玻璃、塑料和彈性玻璃表面一起使用。此外，電極取樣集成和故障檢測(cè)硬件增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性，在嘈雜的工業(yè)環(huán)境中這是一個(gè)需重點(diǎn)考慮的因素。

　　多種應(yīng)用要求采用鍵盤(pán)、旋轉(zhuǎn)和滑動(dòng)用戶(hù)界面。為滿(mǎn)足這些需求，飛思卡爾提供了觸摸感應(yīng)軟件(TSS)庫(kù)，它完全兼容CodeWarrior集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)。TSS庫(kù)的特性包括智能自動(dòng)校準(zhǔn)機(jī)制(可預(yù)防環(huán)境問(wèn)題)，噪聲抑制算法，優(yōu)化的緩沖結(jié)構(gòu)(支持任何電極排列)和用于電極表征(輔以演示和應(yīng)用實(shí)例)的PC GUI應(yīng)用。