低功耗運(yùn)行仍然是各行業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。隨著睡眠模式的增加，電源管理突然從單純的硬件問(wèn)題轉(zhuǎn)移到軟件開(kāi)發(fā)人員必須考慮的事情上。

功耗模式的最簡(jiǎn)單應(yīng)用是當(dāng)系統(tǒng)空閑時(shí)，將其置于休眠狀態(tài)。然而，今天的MCU提供多種低功耗模式，進(jìn)一步使低功耗設(shè)計(jì)復(fù)雜化。現(xiàn)在，開(kāi)發(fā)人員需要考慮多核的復(fù)雜獨(dú)立性，高頻信號(hào)處理以及如何可靠地滿足系統(tǒng)的所有實(shí)時(shí)期限。

除了有源（例如LP或低功耗）和睡眠（例如ULP或超低功耗模式，開(kāi)發(fā)人員還可以選擇降低核心電壓以節(jié)省電力。

每種電源模式都會(huì)點(diǎn)亮SoC的不同部分。模式節(jié)省的功率越多，SoC可以做的越少，喚醒回到活動(dòng)模式所需的時(shí)間越長(zhǎng)。

睡眠模式仍然是你的空閑循環(huán)去。CPU時(shí)鐘停止但可以通過(guò)中斷或來(lái)自其他內(nèi)核的請(qǐng)求快速恢復(fù)到活動(dòng)模式。外設(shè)可以保持活動(dòng)狀態(tài)，CPU“立即”從中斷處執(zhí)行代碼。

使用休眠或深度休眠的決定取決于系統(tǒng)需要喚醒的速度以及系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)哪些外設(shè)需要處于活動(dòng)狀態(tài)。高頻時(shí)鐘不會(huì)被供電，因此您可以丟失一些通信鏈路（UART），同時(shí)保留其他通信鏈路（SPI和I2C）。您也會(huì)丟失ADC，因?yàn)樗鼈冃枰粋€(gè)MHz時(shí)鐘。你的PWM也會(huì)消失，所以當(dāng)LED熄滅時(shí)不要擔(dān)心。

事情開(kāi)始變得復(fù)雜的是多核心。低功耗模式會(huì)影響CPU和系統(tǒng)。將一個(gè)CPU丟棄到深度睡眠模式不會(huì)自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)資源，因?yàn)榱硪粋€(gè)CPU可能正在使用它們。因此，如果兩個(gè)CPU都處于深度睡眠狀態(tài)，您只能獲得全部低功耗優(yōu)勢(shì)。如果您的內(nèi)核在嘗試深度睡眠時(shí)不同步，則會(huì)顯著影響您的整體電源效率。

休眠模式

休眠模式使系統(tǒng)進(jìn)入最低功耗狀態(tài)。因?yàn)槟悴荒芎?jiǎn)單地恢復(fù)執(zhí)行；系統(tǒng)需要重置。在非常長(zhǎng)的睡眠期間，當(dāng)您只需要一點(diǎn)智能來(lái)喚醒系統(tǒng)時(shí)，Hibernate非常有用。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)電源關(guān)閉或開(kāi)啟功能或操作低頻傳感器非常有用。

休眠模式還支持保留RAM以保存有限的狀態(tài)信息。例如，您可以存儲(chǔ)先前的傳感器讀數(shù)。重置系統(tǒng)時(shí)，它會(huì)檢查傳感器并將當(dāng)前值與先前值進(jìn)行比較。如果它們?cè)陂撝捣秶鷥?nèi)，則不會(huì)觸發(fā)任何事件，系統(tǒng)將退回到休眠模式。實(shí)現(xiàn)最大功率效率。

僅僅因?yàn)槟阋呀?jīng)設(shè)法讓CPU進(jìn)入正確的低功耗模式并不意味著你的運(yùn)行效率很高。在深度休眠和休眠模式下，漏到I / O引腳可以控制功耗。考慮一個(gè)用于偏置電阻的引腳。除了確保使用最高電阻外，還需要將引腳保持高或低，以最大限度地減少功耗（即泄漏）。

休眠模式保持I / O引腳的配置，以便您可以將所有引腳保持在最低功耗狀態(tài)。例如，將電阻器直接連接到電源是一種常見(jiàn)做法。如果您將電阻器連接到GPIO，而不是電阻器不斷吸取功率，您現(xiàn)在可以打開(kāi)和關(guān)閉電阻器。如果您沒(méi)有意識(shí)到這一點(diǎn)，您可能會(huì)認(rèn)為當(dāng)引腳實(shí)際繪制1 mA時(shí)，系統(tǒng)正以低7μA的速度運(yùn)行。從正確的角度來(lái)看，效率低143倍，10年的運(yùn)行壽命降至25天。

影響低功耗運(yùn)行的另外兩個(gè)主要因素是降低核心電壓和穩(wěn)壓器的選擇。例如，PSoC 6可以為其內(nèi)核提供1.1 V或0.9 V電壓。您無(wú)法在0.9V時(shí)快速為內(nèi)核提供時(shí)鐘，但如果您只是檢查溫度傳感器，則50 MHz仍然更多加工比你需要的。

可選擇穩(wěn)壓，集成LDO或高效開(kāi)關(guān)模式降壓轉(zhuǎn)換器，允許您以成本交換功率效率。使用降壓轉(zhuǎn)換器可以提供90％的效率，但代價(jià)是外部電感。

隨著芯片制造商不斷改進(jìn)低功耗運(yùn)行，嵌入式系統(tǒng)將能夠以更少的成本完成更多的工作。請(qǐng)記住，通過(guò)更多選項(xiàng)，可以通過(guò)更多方式來(lái)撤消所有優(yōu)化系統(tǒng)的艱苦工作，只需對(duì)系統(tǒng)實(shí)際執(zhí)行的操作進(jìn)行單一，簡(jiǎn)單的誤解。

來(lái)源：朗銳智科