傳統(tǒng)的低功耗MCU設(shè)計(jì)都是以8位MCU為主，因?yàn)?位內(nèi)核閾門相對(duì)較少，運(yùn)行或泄露電流低，售價(jià)也相對(duì)低廉。但是，許多新興的應(yīng)用都需要比8 位元內(nèi)核更大的處理效率。近年智能生活的抬頭、物聯(lián)網(wǎng)的建立，手持式消費(fèi)性電子產(chǎn)品與無線功能需求越來越高、設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，要提高性能的同時(shí)又要兼顧低功耗，需要有一高性能低功耗的主控MCU來作為平臺(tái)。另一方面，工業(yè)上的智能化也在展開，如遠(yuǎn)端監(jiān)控、數(shù)位化、網(wǎng)路化等。簡(jiǎn)單說來，就是人物之連結(jié)（云端應(yīng)用）、物物之連結(jié)（物聯(lián)網(wǎng)） 需求越來越多，導(dǎo)致產(chǎn)品功能越來越復(fù)雜，運(yùn)算量越來越高，2009年ARM發(fā)表了32位Cortex-M0內(nèi)核，提供 MCU 廠商一個(gè)強(qiáng)而有力的平臺(tái)，加上制程微縮技術(shù)的進(jìn)步，嵌入式快閃記憶體制程普及化及降價(jià)，主要成本來自記憶體大小及類比周邊和 IO 管腳數(shù)量，CPU內(nèi)核的成本差異已大幅縮短，更促進(jìn)了高性價(jià)比32位元低功耗MCU的快速發(fā)展。

　　MCU功耗來自何處？

　　在開始討論低功耗 MCU 設(shè)計(jì)前，必須先探討 MCU功耗的來源，其主要由靜態(tài)功耗及運(yùn)行功耗兩部分組成?？紤]實(shí)際的應(yīng)用，最后決定系統(tǒng)功耗性能指標(biāo)則必須計(jì)算平均功耗。

　　運(yùn)行功耗

　　現(xiàn)代 MCU 已整合相當(dāng)多的的類比周邊，不能單純考量數(shù)字電路的動(dòng)態(tài)功耗。MCU運(yùn)行時(shí)的總功耗由類比周邊功耗和數(shù)字周邊的動(dòng)態(tài)功耗相加而得。類比電路的功耗通常由工作電壓及其性能要求指標(biāo)來決定，例如 100 ns傳遞延遲 （Propogation Delay）的比較器工作電流可能約為 40 微安，當(dāng)允許傳遞延遲規(guī)格為 1 μs時(shí)，工作電流有機(jī)會(huì)降到個(gè)位數(shù)微安。

　　數(shù)字電路的動(dòng)態(tài)功耗主要來自開關(guān)頻率、電壓及等效負(fù)載電容，其計(jì)算公式如下：

　　PDynamic （動(dòng)態(tài)功耗） ~ f （工作頻率） x CL （等效負(fù)載電容） x VDD 2 （工作電壓）

　　由以上公式可以理解到降低動(dòng)態(tài)功耗最直接的方式為降低工作電壓及工作頻率。但MCU實(shí)際應(yīng)用面通常要求更寬廣的工作電壓及更高的效能。在降低工作電壓方面，可以選擇更新近的制程，并透過 LDO 讓 CPU 內(nèi)核、數(shù)字電路及與管腳輸出入電壓無關(guān)的類比周邊在低壓操作，IO 管腳及需要與其他外部電路連接的類比周邊則在較高的系統(tǒng)電壓操作。如此可以兼顧低功耗及寬工作電壓的需求。在降低工作頻率這項(xiàng)參數(shù)上，一個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)良的32位MCU更能突顯其效能優(yōu)勢(shì)，除了直覺的 MIPS 比較之外，32 位元匯流排也代表更高的資料存取頻寬，能以更低的工作頻率達(dá)到相同的效能，進(jìn)而降低整體功耗。另外，如果 MCU 內(nèi)建與操作頻率相關(guān)的類比周邊，例如石英晶體震蕩電路、嵌入式快閃記憶體或電流式 DAC，其電流消耗與轉(zhuǎn)換頻率成正比，也要納入低功耗 MCU 的動(dòng)態(tài)功耗設(shè)計(jì)考量。

　　靜態(tài)功耗

　　傳統(tǒng)靜態(tài)功耗的定義是指系統(tǒng)時(shí)鐘源關(guān)閉時(shí)數(shù)字電路的漏電流。但是在混合信號(hào)低功耗 MCU 的設(shè)計(jì)中要同時(shí)考慮下列多種漏電流來源，包含數(shù)字電路漏電流、SRAM 漏電流、待機(jī)時(shí)已關(guān)閉的模擬電路漏電流 （例如 ADC，嵌入式快閃記憶體）、待機(jī)時(shí)不關(guān)閉的模擬電路工作電流 （例如 LDO、BOD） 及 IO 管腳的漏電流。因?yàn)闀r(shí)鐘源已關(guān)閉，影響靜態(tài)功耗的主要參數(shù)為制程、電壓及溫度。所以降低靜態(tài)功耗必須選擇超低功耗制程，但是低功耗制程通常伴隨較高的 Vt，導(dǎo)致低電壓類比周邊設(shè)計(jì)困難。另外，以MCU待機(jī)電流 1微安的規(guī)格，代表數(shù)字電路漏電 + RAM 保持電流 + LDO 工作電流 + BOD （降壓偵測(cè)或重置電路） 工作電流總和必須小于 1微安，對(duì)于 Flash，RAM 越來越大及功能越來越多的低功耗 MCU 設(shè)計(jì)廠商而言，是十分艱巨的挑戰(zhàn)。

　　平均功耗

　　在系統(tǒng)級(jí)要兼顧低功耗及高效能，必須考慮實(shí)際應(yīng)用面的需求，例如無線環(huán)境感測(cè)器可能讓 MCU 主時(shí)鐘及 CPU 關(guān)閉，只開啟低頻時(shí)鐘，定時(shí)喚醒周邊電路進(jìn)行偵測(cè)，當(dāng)符合設(shè)定條件的事件發(fā)生時(shí)快速啟動(dòng) CPU 進(jìn)行處理，即使沒有任何事件發(fā)生，也必須定時(shí)激活 CPU 維持無線感測(cè)器網(wǎng)路的連線。在遙控器的應(yīng)用中，則可能完全將所有時(shí)鐘源都關(guān)閉，當(dāng)使用者按鍵時(shí)快速喚醒時(shí)鐘源及 CPU 進(jìn)行處理。另外，許多應(yīng)用都會(huì)加入一個(gè)MCU作為主機(jī)處理器的輔助處理器，用于監(jiān)控鍵盤或紅外線輸入、刷新顯示器、控制主處理器電源以及智慧電池管理等任務(wù)。此時(shí)平均功耗比單純的運(yùn)行功耗或待機(jī)功耗更具指標(biāo)性意義。

　　平均功耗由下列主要參數(shù)組合而成： 運(yùn)行功耗及運(yùn)行時(shí)間，靜待功耗及待機(jī)時(shí)間，不同運(yùn)行模式之間的切換時(shí)間。茲以下圖進(jìn)行說明：

　　平均電流 （I AVG）計(jì)算：

　　因?yàn)檫M(jìn)入待機(jī)模式時(shí)間很短，忽略此段時(shí)間的電流消耗，公式可以簡(jiǎn)化為：

　　由以上公式觀察到除了降低運(yùn)行電流及靜態(tài)待機(jī)電流外，降低運(yùn)行時(shí)間、喚醒時(shí)間及高低速運(yùn)行模式切換時(shí)間也是降低整機(jī)功耗的重要手段。另外，上圖同時(shí)指出，低功耗 MCU 支援動(dòng)態(tài)切換運(yùn)行時(shí)鐘頻率是必要的功能。

　　低功耗 MCU 設(shè)計(jì)考量

　　制程選擇

　　為了達(dá)到低功耗的運(yùn)作，并能有效地在低耗電待機(jī)模式下，達(dá)到極低的待機(jī)功耗，可以透過對(duì)制程的選擇而站上基本的要求門檻。在不強(qiáng)調(diào)速度極致的某些制程分類，選擇極低元件截止電流制程（如下圖）進(jìn)行邏輯閘制作，并進(jìn)行數(shù)位設(shè)計(jì)是方法之一。選擇這種策略的額外效益是，通常也能在降低動(dòng)態(tài)操作電流上，達(dá)到較佳的表現(xiàn)。另外，由于高溫大幅增加靜態(tài)電流，當(dāng)溫度由攝氏25度增加到攝氏 85度時(shí)，一個(gè)典型比例約增加 10 倍的靜態(tài)電流，以非低功耗 0.18 微米制程開發(fā)的 32 位元 MCU，邏輯閥門數(shù) 200K、4KB SRAM 在核心電壓 1.8V、攝氏25度的靜態(tài)耗電約為 5 ~ 10 微安，當(dāng)溫度升高到攝氏 85度時(shí)，靜待電流將會(huì)飆高到 50 ~100 微安。而低功耗制程在攝氏85度僅約 10微安靜態(tài)電流。

　　低功耗高效能的 CPU內(nèi)核

　　早期低功耗 MCU 受限于成本及制程技術(shù)，大都選擇 8 位元 CPU 內(nèi)核，但隨著工業(yè)上的智能化也在展開，如遠(yuǎn)端監(jiān)控，數(shù)位化、網(wǎng)路化等。簡(jiǎn)單說來，就是人物之連結(jié)（云端應(yīng)用）、物物之連結(jié)（物聯(lián)網(wǎng)） 需求越來越多，導(dǎo)致產(chǎn)品功能越來越復(fù)雜，運(yùn)算量越來越高，8 位元 MCU 已逐漸無法滿足效能需求。 為了兼顧低功耗高效能，選擇適用的 32 位元 CPU 內(nèi)核乃大勢(shì)所趨。

　　選擇低功耗CPU 內(nèi)核，除了單位頻率耗電流外，還需要綜合考量緊湊的低記憶體代碼，相同功能所需的代碼越長(zhǎng)，除了增加記憶體成本，也代表更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間及功耗。另外，由于軟件開發(fā)成本在后期將會(huì)越來越高，大量的參考代碼及更多的第三方開發(fā)商的支持，都可以有效降低軟件的開發(fā)時(shí)間及成本。所以選擇一款更多人使用的 CPU 內(nèi)核也是重要的考量之一ARM Cortex-M0閥門數(shù)僅 27K，使用的電量在 1.8V，超低泄漏 180ULL （Ultra LowLeakage） 僅約50μA/MHz。M0 內(nèi)核采用Thumb2指令集架構(gòu)，產(chǎn)生出非常緊湊的低記憶體代碼，進(jìn)一步降低了電源需求。ARM自 2009 年發(fā)表了32位元Cortex-M0內(nèi)核以來，包括 NXP、新唐科技、ST、Freescale等多家國(guó)內(nèi)外 MCU 大廠相繼投入Cortex-M0 MCU 開發(fā)，不論供貨或者品種的齊全度都已十分成熟，投入Cortex-M0的 MCU 開發(fā)商也在持續(xù)增加中。

　　低功耗數(shù)位電路

　　對(duì)于一般的同步數(shù)位電路設(shè)計(jì)，要使數(shù)位單元有效降低操作電流，透過控制時(shí)鐘的頻率或截止不需要的時(shí)鐘跳動(dòng)，也是重要的方法。低功耗MCU通常配備豐富的時(shí)鐘控制單元，可對(duì)各別的數(shù)位周邊單元，依照需求做降頻或升頻的操作調(diào)整，在達(dá)到運(yùn)作能力的同時(shí)，用最低的頻率來運(yùn)行。但為了達(dá)到更彈性的時(shí)鐘源配置，可能導(dǎo)致 CPU 內(nèi)核和周邊電路時(shí)鐘不同步的現(xiàn)象，此時(shí)必須仔細(xì)考慮電路設(shè)計(jì)，保證跨時(shí)鐘領(lǐng)域資料存取的正確性。

　　另外為了盡量降低 CPU介入處理時(shí)間或降低 CPU 工作頻率而節(jié)省下來的功耗，可以提供 DMA 或周邊電路相互觸發(fā)電路進(jìn)行資料的傳遞，例如Timer 定時(shí)自動(dòng)觸發(fā) ADC 或 DAC，并透過 DMA 進(jìn)行資料由 ADC 到 RAM 或者 RAM 到 DAC 的搬移，同時(shí)在 ADC 的輸入可以增加簡(jiǎn)單的數(shù)字綠波及平滑化電路，如此不須要 CPU 經(jīng)常介入處理，也不會(huì)因?yàn)樾枰磿r(shí)處理 ADC 或 DAC 事件導(dǎo)致中斷程序占用太多時(shí)間，降低系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性及穩(wěn)定性。

　　支援多種工作模式

　　為了配合不同的應(yīng)用需求，并達(dá)到系統(tǒng)平均功耗的最小化，低功耗 MCU需要提供多種操作模式，讓使用者靈活調(diào)配應(yīng)用，常見的操作模式有下列數(shù)種：

　　正常運(yùn)行模式：CPU 內(nèi)核及周邊正常工作，能即時(shí)改變 CPU 及周邊的工作頻率 （On the Fly） 或關(guān)閉不需要的時(shí)鐘源以獲得最佳的工作效能。

　　低頻工作模式：CPU 內(nèi)核及周邊工作于低頻的時(shí)鐘源，例如 32.768K 晶震或內(nèi)部低頻 10K RC 震蕩器。通常此時(shí)最大的耗電來源為嵌入式閃存及 LDO 本身的耗電流。如果此時(shí)的執(zhí)行程序不大，可以考慮將程序運(yùn)作于 RAM 以降低平均功耗。請(qǐng)注意并不是所有 MCU 都能支援在RAM 執(zhí)行程序。

　　Idle 模式：CPU 內(nèi)核停止，時(shí)鐘源和被致能的周邊電路持續(xù)工作，直到周邊電路符合設(shè)定條件喚醒 CPU 進(jìn)行資料處理或控制執(zhí)行流程。通常高頻的運(yùn)行模式，CPU 及嵌入式快閃記憶體消耗相當(dāng)大比例的電流，故 Idle 模式能有效降低平均功耗。

　　待機(jī)RAM 保持模式：CPU 內(nèi)核及所有時(shí)鐘源關(guān)閉，內(nèi)建LDO 切換到低耗電模式，但是RAM 及 IO 管腳持續(xù)供電，維持進(jìn)入待機(jī)之前的狀態(tài)。

　　RTC 模式：CPU 內(nèi)核及高頻時(shí)鐘源關(guān)閉，內(nèi)建LDO 切換到低耗電模式，由于此時(shí) LDO 供電能力降低，僅能提供低耗電的周邊電路運(yùn)行，例如 32.768K 晶振、RTC （實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器）、BOD （降壓偵測(cè)或重置電路）、TN 單色LCD 直接驅(qū)動(dòng)電路等。

　　深層待機(jī)模式：CPU 內(nèi)核及所有時(shí)鐘源關(guān)閉，關(guān)閉 RAM 及LDO、BOD 等所有周邊電路的電源，僅IO 管腳（或部分IO管腳）持續(xù)供電，由IO管腳或重置 （Reset） 管腳喚醒 CPU。因?yàn)榇四Ｊ较?，RAM 的資料已丟失，通常會(huì)進(jìn)行內(nèi)部電源切割，提供數(shù)十個(gè)狀態(tài)記錄暫存器作為系統(tǒng)重啟時(shí)的初始狀態(tài)參考源。此模式的優(yōu)點(diǎn)是更低的靜態(tài)電流，通常僅需 100nA ~ 500nA，其缺點(diǎn)是并非所有的應(yīng)用都可以忍受 RAM 資料丟失及系統(tǒng)重啟。

　　電源系統(tǒng)的考量

　　在多電源系統(tǒng)的應(yīng)用上，必須考慮低功耗 MCU 的內(nèi)部電源規(guī)劃或自動(dòng)切換，以下以市電/備用電池雙電源系統(tǒng)及內(nèi)建 USB 介面，但平常由電池供電的行動(dòng)裝置來舉例說明。

　　市電/備用電池雙電源系統(tǒng)：MCU 平常由市電經(jīng)由交直流轉(zhuǎn)換電路供電，當(dāng)市電斷電時(shí)，經(jīng)由連接在備用電源的獨(dú)立供電管腳進(jìn)行供電，同時(shí)在 MCU 內(nèi)部進(jìn)行電源切割，并提供一個(gè)可靠的備用電源自動(dòng)切換開關(guān)，確保市電正常供電時(shí)備用電池不會(huì)持續(xù)被消耗。但仔細(xì)考慮，其實(shí)有兩種狀況可能發(fā)生，一種是備用電池僅供電給部分低耗電的周邊電路，例如 32.768K 晶振、RTC 時(shí)鐘電路、資料備份寄存器等。當(dāng)市電來時(shí) MCU 將重新啟動(dòng)。另外一種狀況是當(dāng)市電斷電時(shí)，有可能 MCU 及部分周邊電路會(huì)被喚醒工作，然后再次進(jìn)入待機(jī)模式。智慧型電表就是此類應(yīng)用的典型代表。在此種應(yīng)用中，備用電池需要供電給整顆 MCU，所以電源自動(dòng)切換開關(guān)必須能承受更高的電流，相對(duì)成本也較高。

　　內(nèi)建 USB 介面行動(dòng)裝置：此類裝置平時(shí)由兩節(jié)電池供電或鋰電池供電，工作電壓可能為 2.2V 到 3V，當(dāng)連接到 USB 時(shí)，USB介面轉(zhuǎn)由 VBUS 供電。此類低功耗 MCU 如果沒有內(nèi)建 5V 轉(zhuǎn) 3V 的 USB 介面 LDO將會(huì)產(chǎn)生下列問題，當(dāng)連接 USB 時(shí)必須由外掛的 LDO 將 USB VBUS 的 5V 電源轉(zhuǎn)換為 3V 電源同時(shí)提供給 MCU VDD及 USB 介面電路，但又必須避免 LDO 輸出的 3V 電源與離線操作時(shí)的電池電源發(fā)生沖突，將會(huì)需要外加電源管理電路，增加系統(tǒng)成本及復(fù)雜度。

　　豐富的喚醒機(jī)制及快速喚醒時(shí)間

　　有許多的系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合，需要由外部的單一訊號(hào)、鍵盤或甚至串列通訊信號(hào)來激發(fā) MCU 啟動(dòng)整體系統(tǒng)的運(yùn)作。在未被激發(fā)的時(shí)候，微控器或甚至大部分的整機(jī)需要處于最低耗電的待機(jī)狀態(tài)，以延長(zhǎng)電池的壽命。能夠在各式需求下被喚醒，也成為微控器的重要特征。MCU 能擁有各式不同的喚醒方式，包括各I/O 可作為激發(fā)喚醒的通道，或是由I2C、UART、SPI的通道作為被外界元件觸發(fā)喚醒，或使用內(nèi)、外部的超低耗電時(shí)鐘源，透過 Timer 來計(jì)時(shí)喚醒。諸多的喚醒機(jī)制，只要運(yùn)用得當(dāng)，并配合微控器的低耗電操作切換模式，可以使 MCU 幾乎時(shí)時(shí)處于極低功耗的狀況。

　　配有快速、高效率內(nèi)核的 MCU，可以在每次喚醒的當(dāng)下短暫時(shí)間里，完成應(yīng)有的運(yùn)作與反應(yīng)，并再次進(jìn)入深層的低待機(jī)模式，以此達(dá)到平均耗能下降的目的。但是，如果喚醒后開始執(zhí)行微指令的時(shí)間因?yàn)槟承┮蛩囟涎拥暮荛L(zhǎng)，將會(huì)使降低總體耗電的目標(biāo)大打折扣，甚至達(dá)不到系統(tǒng)反應(yīng)的要求。因此，有些 MCU，配合起振時(shí)間的改進(jìn)，邏輯設(shè)計(jì)的配合，使得喚醒后執(zhí)行指令的時(shí)間至少降到數(shù)個(gè)微秒之內(nèi)。

　　低功耗類比周邊及存儲(chǔ)器

　　低功耗 MCU 在運(yùn)行時(shí)除了 CPU 內(nèi)核及被致能的數(shù)字周邊電路在工作外，越來越多被整合到內(nèi)部的類比周邊電路也是耗電的主要來源。以最簡(jiǎn)單的 while （1）; 執(zhí)行序來分析運(yùn)行功耗，共包含下列耗電來源： CPU 內(nèi)核、時(shí)鐘振蕩器、嵌入式閃存、及LDO 本身的消耗電流。代入以下典型值數(shù)據(jù)將會(huì)更清楚顯示各個(gè)部分對(duì)耗電的影響：

　　運(yùn)行頻率 12MHz，MCU 電壓 3V，LDO 輸出 1.8V 供給 CPU 內(nèi)核、記憶體及其他數(shù)字電路

　　低功耗Cortex-M0內(nèi)核：600 μA

　　嵌入式閃存：1.5 mA

　　低功耗12MHz 晶震電路：230 μA

　　LDO本身的靜態(tài)消耗電流：70 μA

　　總和=0.6+2+0.23+0.07=2.4 mA，平均功耗約 200μA/MHz

　　其中耗電比例最高的是嵌入式閃存。如果要運(yùn)行在更高頻率，通常會(huì)啟動(dòng)內(nèi)建的 PLL 提供更高頻率的時(shí)鐘源，在 1.8V 供電的典型 PLL，12MHz 輸入輸出 48 MHz工作電流約為 1 ~ 2mA，如果不能有效降低 PLL 耗電，對(duì)高頻工作的低功耗 MCU 將是一大電流負(fù)擔(dān)。

　　LDO 的最低靜態(tài)功耗、32.768 kHz 晶振電路、BOD 及 TN LCD 驅(qū)動(dòng)電路的工作電流，都會(huì)大大影響到待機(jī)或 RTC 模式的功耗指標(biāo)。以低功耗應(yīng)用的熱能表為例，RTC 加 LCD 顯示的功耗要求在 3V/8μA 以下，這代表可以預(yù)估分配給下列電路的電流預(yù)算為：LDO靜態(tài)功耗 0.5μA + 32.768 kHz 晶振及RTC電路 1μA + BOD 1μA + TN LCD 驅(qū)動(dòng) 4μA + LCD 玻璃 1μA + 所有數(shù)位電路及類比周邊漏電流 0.5μA。這些類比周邊除了低耗電要求，同時(shí)必須兼具要求批量生產(chǎn)及溫度變化時(shí)的一致性，這對(duì)類比設(shè)計(jì)人員將是一大挑戰(zhàn)。

　　快速喚醒這個(gè)性能指標(biāo)也會(huì)影響到下列類比周邊的穩(wěn)定時(shí)間。當(dāng) MCU 從低耗電的待機(jī)模式喚醒時(shí)，首先要將 LDO 快速切換到高供電模式，啟動(dòng)內(nèi)部高速 RC 震蕩器，使能嵌入式快閃記憶體及 CPU，以上所有電路的穩(wěn)定時(shí)間總和必須在數(shù)個(gè)微秒內(nèi)完成，才能符合快速喚醒的需求。

　　另外一個(gè)容易被忽略的設(shè)計(jì)是周邊電路啟動(dòng)電流，因?yàn)橄喈?dāng)多的可攜式裝置采用 CR2032 小型鋰電池，瞬間推動(dòng)力僅有數(shù) mA，尤其使用一段時(shí)間瞬間推動(dòng)力會(huì)更低，當(dāng) MCU 被喚醒時(shí)果周邊電路啟動(dòng)電流總和太大時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致 CR2032 輸出電壓驟降而導(dǎo)致 MCU 重置 （Reset） 或工作不正常。為了避免此問題，除了降低周邊電路的啟動(dòng)電流，另一種方法是分時(shí)分段啟動(dòng)周邊電路，不要集中開啟太多耗電的電路。

　　平均功耗計(jì)算范例

　　為了讓讀者更具體了解平均功耗的計(jì)算，以新唐科技的低功耗 32位元 MCU Nano 系列及血糖計(jì)應(yīng)用為例，進(jìn)行使用年限的預(yù)估。新唐的 Nano 系列低功耗 32位元 MCU 的 CPU 內(nèi)核為Cortex-M0，具有200uA/MHz低運(yùn)行功耗、待機(jī)電流僅需1uA、7uS快速喚醒、多重時(shí)鐘訊號(hào)來源及多種工作模式，多達(dá) 128KB Flash、16K SRAM 及 12位元 ADC、12位元 DAC、SPI、I2C、I2S、UART、LCD、Touch Key 等豐富周邊，符合低功耗、高性能 MCU 應(yīng)用需求。

　　此血糖計(jì)范例采用CR2032 230 mAh電池，使用方式、運(yùn)行功耗及靜態(tài)功耗如下表所示。

　　使用年限的計(jì)算方式請(qǐng)參考下表。量測(cè)時(shí)間比例、顯示時(shí)間比例及待機(jī)時(shí)間比例可由上表求得。例如，量測(cè)時(shí)間比例為“6 次 x 0.25 分鐘 / （60 x 24） 分鐘 = 0.1%”。其余時(shí)間比例依此類推。量測(cè)平均電流為“量測(cè)時(shí)間比例 x （MCU運(yùn)行耗電流 +外部量測(cè)電路耗電流 +待機(jī)（含RTC）耗電流 + LCD 耗電流 + CR2032 自放電）”。顯示平均電流為“顯示時(shí)間比例 x （待機(jī)（含RTC）耗電流 + LCD 耗電流 + CR2032 自放電）”。待機(jī)平均電流為“待機(jī)時(shí)間比例 x （待機(jī)（含RTC）耗電流 + CR2032 自放電）”。最后計(jì)算出使用年限約為 2.77年。由于待機(jī)時(shí)間比例高達(dá) 99%，故血糖計(jì)應(yīng)用待機(jī)電流為延長(zhǎng)使用年限最重要的參數(shù)。

　　結(jié)論

　　低功耗MCU設(shè)計(jì)是一個(gè)需要多面向考慮的復(fù)雜工作，本文僅闡述基本設(shè)計(jì)理念。開發(fā)低功耗MCU產(chǎn)品時(shí)，不只要挑戰(zhàn)電路設(shè)計(jì)的高困難度，更要由客戶應(yīng)用的角度考慮性價(jià)比，功能最強(qiáng)的不一定是最好的。往往性價(jià)比最適合的才能在市場(chǎng)上取得成功。由于智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)端控制、自動(dòng)化管理等低功耗高效能應(yīng)用需求量持續(xù)增加，在可以預(yù)見的未來，32位元低功耗MCU將逐漸取代8/16位元低功耗MCU，成為市場(chǎng)主流。
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