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基于單片機(jī)平臺的電池供電設(shè)備的微功耗設(shè)計

作者: 時間:2011-12-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  低功耗設(shè)計策略

  a. 使內(nèi)部電路可選擇性地工作

  一般,設(shè)計中不會用到全部的內(nèi)部電路,而那些沒有用到的電路將產(chǎn)生額外的功耗。在需要進(jìn)行的應(yīng)用中,可以通過對內(nèi)部特殊功能寄存器編程,選擇使用不同的功能模塊,對于不使用的功能模塊使其停止工作,減少系統(tǒng)無效功耗。

  b. 產(chǎn)品的低電壓設(shè)計可以降低產(chǎn)品功耗

  一般,的工作電壓越高,內(nèi)部晶體管在放大區(qū)的工作時間也越長,的功耗也就越大。由于采用先進(jìn)的芯片生產(chǎn)工藝,使單片機(jī)的電壓范圍一般很寬,如可以在1.8V~5V電源電壓范圍內(nèi)正常工作。為了降低系統(tǒng)功耗,可盡量采用低電壓設(shè)計。

  單片機(jī)供電電壓范圍的放寬,可以進(jìn)一步拓寬單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,尤其是便攜式或掌上型設(shè)備中,可以放心地使用電池作為電源,而不必關(guān)心放電過程電壓曲線是否平衡、在低電壓下是否會影響單片機(jī)正常工作,更不必因電池供電而專門增加穩(wěn)壓電路,從而可減少大量的功率消耗。

  c. 在空閑狀態(tài)時,采用低速時鐘信號

  單片機(jī)的功耗與其工作頻率成正比,系統(tǒng)運(yùn)行頻率越高,電源功耗就會相應(yīng)增大。圖1所示為Philips公司的80C31單片機(jī)Vcc上的電流與主時鐘頻率的關(guān)系曲線,可以看出隨著單片機(jī)主時鐘頻率的增加,其Vcc上的電流也呈線形增加,則其功耗也隨著主時鐘頻率的增加而增加。

  為更好地降低功耗,在許多單片機(jī)的內(nèi)部集成了兩套獨(dú)立的時鐘系統(tǒng),即高速的主時鐘和低速的副時鐘,在不需要高速運(yùn)行的情況下,可選用低速的副時鐘,維持內(nèi)部基本的定時要求。某些單片機(jī)的主時鐘也可通過功能寄存器來重新設(shè)定,在滿足功能需要的情況下,按一定比例降低主時鐘頻率,以降低電源功耗??稍诔绦蜻\(yùn)行的過程中,通過軟件對特殊功能寄存器賦值在線改變時鐘頻率,或進(jìn)行主時鐘和副時鐘切換。

  d. 盡可能工作在休眠模式

  為降低功耗,通常單片機(jī)都提供多種工作模式,當(dāng)處于空閑時進(jìn)入休眠模式,當(dāng)有一個事件提出中斷請求時,可以快速地返回到正常的運(yùn)行模式,這樣既可以保證系統(tǒng)節(jié)電,又不影響正常的工作。

  不同的單片機(jī)會有不同的工作模式,如51系列的單片機(jī)有空閑模式和掉電模式。在不同的工作模式中,單片機(jī)內(nèi)核中某些功能模塊將設(shè)置為休眠狀態(tài)。如MSP430系列單片機(jī)有6種不同的工作模式,除了一種是正常的運(yùn)行模式(active mode)以外,其余五種均是低功耗模式,在這些模式下可以分別將CPU、內(nèi)部時鐘、內(nèi)部總線、直至內(nèi)部晶振全部關(guān)閉,使單片機(jī)的耗電降為最小。只有發(fā)生中斷請求或復(fù)位時,系統(tǒng)被喚醒進(jìn)入正常運(yùn)行模式。

  外部電路的

  單片機(jī)周邊電路的十分復(fù)雜,對產(chǎn)品的整體耗電而言也非常重要。復(fù)雜,龐大的周邊電路將會帶來很大的電源消耗,因此,應(yīng)盡量少選用外部電路,盡可能利用單片機(jī)內(nèi)部的資源。



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