降低ARM Cortex-M CPU功耗的技巧分析

　　1理解Thumb-2
　　首先，讓我們從一個看起來并不明顯的起點開始討論節(jié)能技術—指令集。所有Cortex-M CPU都使用Thumb-2指令集，它融合了32位ARM指令集和16位Thumb指令集，并且為原始性能和整體代碼大小提供了靈活的解決方案。在Cortex-M內核上一個典型的Thumb-2應用程序與完全采用ARM指令完成的相同功能應用程序相比，代碼大小減小到25%之內，而執(zhí)行效率達到90%（當針對運行時間進行優(yōu)化后）。
　　Thumb-2中包含了許多功能強大的指令，能夠有效減少基礎運算所需的時鐘周期數(shù)。減少時鐘周期數(shù)意味著現(xiàn)在你能夠以更少的CPU功耗完成手頭的工作。例如，假設要完成一個16位乘法運算（如圖1所示）。在一個8位8051內核的MCU上執(zhí)行這個運算將需要48個時鐘周期，并占用48字節(jié)的Flash存儲空間。使用一個16位內核的MCU（例如C166）執(zhí)行相同的運算需要8個時鐘周期，并占用8字節(jié)的Flash存儲空間。相比之下，在使用Thumb-2指令集的Cortex-M3內核中完成相同運算僅僅需要1個時鐘周期，并占用2字節(jié)的Flash存儲空間。Cortex-M3內核能夠通過使用更少時鐘周期完成相同任務，節(jié)省了能耗；同時也能夠通過占用極少的Flash存儲空間，減少Flash存儲器訪問次數(shù)，實現(xiàn)最終能耗節(jié)省的目標（除此之外，更小的應用代碼也使得系統(tǒng)可以選擇更小的Flash存儲器，進一步降低整體系統(tǒng)功耗）。
　　
　　圖1 時鐘周期數(shù)對比
　　
　　圖2 ARM7和Cortex-M3的中斷響應