為什么選擇低功耗MCU會(huì)如此困難

物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴技術(shù)使低功耗電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。此類設(shè)備往往是獨(dú)立系統(tǒng)，這意味著它們通常由電池供電。自然，這些設(shè)備的功能僅與電池壽命一樣長(zhǎng)。持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，設(shè)備越有用。

比較系統(tǒng)功耗。圖片由Hackaday提供

由于這些原因，低功耗MCU選項(xiàng)已被市場(chǎng)所淹沒(méi)。

雖然各種選擇對(duì)于設(shè)計(jì)人員當(dāng)然是有用的，但通常常常很難決定要為哪個(gè)應(yīng)用程序使用哪個(gè)MCU。嘗試瀏覽數(shù)據(jù)表和促銷規(guī)格時(shí)尤其如此。在本文中，我們將回顧為您的設(shè)計(jì)選擇低功耗MCU時(shí)的不同注意事項(xiàng)。

比較MCU的問(wèn)題

如今，MCU具有九種以上的功耗模式已經(jīng)很普遍。為了使事情更加混亂，不同的供應(yīng)商傾向于以不同的方式命名可比較的電源模式。結(jié)果，嘗試比較兩個(gè)可比較的MCU可能會(huì)造成混淆。

MCU功耗曲線。圖片由Silicon Labs提供

通常，MCU供應(yīng)商傾向于在數(shù)據(jù)表的第一頁(yè)上顯示最低功耗。盡管設(shè)備可能符合所提供的功率規(guī)格，但用于實(shí)現(xiàn)此規(guī)格的工作模式在設(shè)計(jì)人員的特定應(yīng)用中可能不切實(shí)際。

最低功耗模式的一些非廣告功能可能包括非常慢的喚醒時(shí)間，無(wú)狀態(tài)或RAM保留或減小的工作電壓范圍。

低功耗MCU的初步考慮

為了比較功耗，工程師需要考慮電流消耗，狀態(tài)保持，喚醒時(shí)間和喚醒源。另一個(gè)重要的考慮因素是外圍設(shè)備的可用性，它可以降低系統(tǒng)總功耗。通常，這些電氣規(guī)格是按供應(yīng)商特定的電源模式組織的。

因此，為了準(zhǔn)確比較MCU，設(shè)計(jì)人員必須首先定義工作條件，并將其與常見(jiàn)的工作模式相匹配。不同的工作條件考慮因素可能包括休眠模式電流消耗，RAM保留，啟用/禁用RTC，啟用/禁用外圍設(shè)備，喚醒時(shí)間和電源電壓范圍等。

STMicroelectronics低功耗MCU數(shù)據(jù)表的摘錄。圖片由Mouser提供

在考慮這些操作條件時(shí)，工程師必須首先了解其最終產(chǎn)品的預(yù)期操作。

例如，如果工程師正在設(shè)計(jì)一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，該設(shè)備每天進(jìn)行一次讀取和傳輸，然后在一天中的其他時(shí)間保持睡眠狀態(tài)，那么選擇深度睡眠功耗最低的MCU是有意義的，因?yàn)檫@是最常見(jiàn)的工作條件。

一旦明確定義了工作條件，評(píng)估和比較MCU的工作將變得更加容易。

低功耗MCU的其他注意事項(xiàng)

除了可量化的低功耗規(guī)范外，還有其他功能對(duì)于實(shí)現(xiàn)最低的整體系統(tǒng)功耗至關(guān)重要。

一個(gè)示例是確定MCU是否具有允許固件擴(kuò)展內(nèi)部電源電壓的能力。以較低頻率工作的MCU能夠降低其電源電壓并節(jié)省功率。

從深度睡眠模式喚醒，執(zhí)行固定工作負(fù)載并返回深度睡眠模式的時(shí)間為1秒的設(shè)備示例。圖片由Analog Devices提供

另一個(gè)有益的功能可能是選擇性時(shí)鐘門控，它允許將硬件模塊與有源電路斷開(kāi)連接，從而防止不活動(dòng)的外圍設(shè)備消耗功率。

盡管還有其他例子，但這兩個(gè)例子清楚地表明，MCU的某些功能（超出其原始電流消耗數(shù)量）對(duì)于選擇最佳的低功耗解決方案可能至關(guān)重要。

Microchip的MCU Plus顯示驅(qū)動(dòng)器

除了可用的低功耗MCU列表之外，Microchip還發(fā)布了新的PIC24F GU和GL系列MCU。

值得注意的是，這些設(shè)備旨在用于帶有數(shù)字顯示器的電池供電應(yīng)用，這通過(guò)集成低功耗顯示驅(qū)動(dòng)器得以證明。

通過(guò)使用集成的LCD驅(qū)動(dòng)程序，開(kāi)發(fā)人員可以從CPU上卸載簡(jiǎn)單的動(dòng)畫例程，從而即使在MCU處于ze睡，空閑或睡眠模式時(shí)也可以顯示動(dòng)畫，以節(jié)省功耗。

Microchip最新的低功耗MCU PIC24F。圖片由Microchip提供

Microchip MCU16業(yè)務(wù)部門副總裁Joe Thomsen說(shuō)：“這種可擴(kuò)展的設(shè)備系列支持從云連接的低功耗IoT節(jié)點(diǎn)和傳感器系統(tǒng)到汽車，消費(fèi)類和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的應(yīng)用程序，并幫助開(kāi)發(fā)人員輕松添加顯示，增強(qiáng)功能和安全性他們的設(shè)計(jì)。”

選擇合適的低功耗MCU

首先，為您的特定應(yīng)用選擇正確的低功耗MCU似乎很艱巨。為了更好地評(píng)估和比較不同的選擇，必須首先了解MCU的預(yù)期工作條件，規(guī)格和功能。

隨著對(duì)超低功耗設(shè)計(jì)的需求不斷增加，開(kāi)發(fā)這些技能對(duì)于實(shí)踐工程師來(lái)說(shuō)是必不可少的。