嵌入式单片机低功耗技术分析

1设计双时钟模式

嵌入式单片机的功耗状况，在很大程度上受运行过程中所呈现的频率影响。因此，可通过将运行频率降低的方式，降低嵌入式单片机的整体功耗。但是，在实际使用中，为了满足生产需求，可根据嵌入式单片机的运行特点，设置双时钟模式，即高频率运行时钟与低频率运行时钟，通过运行中频率的直接变换，降低到低频率模式下，以这种方式实现嵌入式单片机运行的低功耗。

2嵌入式单片机应用系统的低功耗技术分析

2.1单片机的低功耗技术

在COMS系统中，其系统功耗Ws为：Ws=CU2f。其中，f代表着时钟频率；U代表着电源电压；C代表着负载电容。通过降低供电电源的电压，使单片机系统的功耗降低。在确保响应速度符合标准的基础上，最大限度地降低平均时钟频率，结合低功耗休眠与时钟管理技术，应用与系统要求相符合的低功耗单片机。如，MSP430系列单片机，就是由德州仪器公司生产的具备休眠模式的低功耗单片机.

2.2CMOS电路的处理

结合CMOS电路的特点，避免出现未用的输入引脚浮空状况，确保输入引脚上不会形成电荷的累积增加功耗。为确保输入电流的正常平稳，需要确保输入信号的幅度始终在供电电压范围内。同时，在低功耗的单片及应用系统中，需尽可能采用CMOS电路组成，以避免使用总线驱动能力。2.3复位监控电路的低功耗复位监控电路的应用，在很大程度上增强了单片机应用系统的可靠性。因此，复位监控电路被大量运用于单片机应用系统中，而复位监控电路始终位于工作状态，必须对其功耗作出较高要求。由MAXIM公司所研发的复位监控电路，采用的CMOS电路为微功耗型，如MAX6328、MAX6348等，当其处于静态工作状况时，电流能低达500nA，为电源电压1V时的复位输出提供有效保障。

2.4存储器的低功耗方式

为了降低功耗，在存储器的选择上，应优先选用HCMOS工艺的存储器。通过维持工作方式，确保存储器在不工作时，不会被选中，而在存储器读或写时，形成一定的工作电流，以此来实现存储器的低功耗。

2.5显示系统的低功耗

在低功耗的单片机应用系统中，系统需配具备不同功能的显示器，用来显示各种状况、输入参数以及测量结果等，以实现人机对话的方便、快捷。通常情况下，在进行显示系统选择时，主要采用液晶显示系统，以缩小体积、降低功耗。液晶显示器的工作电压低一般为3～6V，而功耗极低通常为每平方厘米仅18～80μW。

2.6A/D、D/A转换器的低功耗

在嵌入式单片机应用系统中，需要运用前向通道A/D转化器与后向通道中的D/A转换器，以实现对现场模拟信号的采集以及模拟量的控制。在选择单片机时，需优先选择内部带有A/D、D/A转换器的单片机，通过最高性价比来实现低功耗，其中需要确保系统精度符合相关要求。如，MSP430系列单片机，其内部拥有12位A/D转换器。而当单片机内无A/D、D/A转换器时，在进行A/D、D/A选择时，应优先选用功耗较低的。在系统性能指标得到满足的基础上，还需优先选用具备关断功能的单电源、低电源供电A/D、D/A转换器，以最大限度降低功耗。

2.7数据通讯接口

在上位机与单片机应用系统的数据通讯接口上，常见的有：异步串行通信控制器、UARTRS-422、RS-232、RS-485等。其中，RS-232接口通常为12V电源供电，因而必须降低其供电电压，来降低整体功耗。由MAXIM公司研发的RS-232接口，其供电电源可降至5V甚至低达1.8V，并且其存在的自动关断功能，让接口电路的电源电流低至1μA。

2.8低功耗单片机应用系统的软件设计

在软件设计中，尽可能避免采用软件循环延时中，运用的定时器中断方式，以缩短CPU的工作时间。对单片机待机状态下，内部所具备的定时/计数器保持工作状态功能进行充分利用，达到计时与记数的目的。同时，对于显示器应采取利用锁存器进行的静态显示方式，而避免使用动态扫描显示方式，以最大限度降低功耗。

作者：谭阳