【活动】低功耗，你敢再低一点么（已颁奖）

汇鑫

快十一了，小七版主赶紧发个礼品

yiqizhenshanhe

啦啦啦，我来发表下我的个人意见吧。
1、如何降低系统的功耗，其实目前结合当前很多市场上使用的芯片，其实都不是特别主打低功耗了（与当前生产工艺有关了，因为很多芯片或者器件的设计都在很大的完善功耗这一块，差距就变得不是那么大），当然一些特别要求的场合除外，因为系统的功耗对比于很多外设而言，耗能还是比较少的，从能量角度也可以理解，所以，我更在意软件降低系统功耗，因为人的行为是随意的，只能通过编程者前期思考全面来解决耗能问题，比如设置休眠、低功耗状态等等。可能低功耗也有一些其他的好处，比如延迟芯片的使用寿命。好吧，有点说偏了，刚才说的是大方向，整个系统的能耗，比较倚重软件以及编程者的精密想法。现在说硬件，当然是选低功耗器件啦，看看TI以前多牛逼就懂了，低功耗高性能！
2、看芯片手册，以及网友的推荐，我顶KL系列一票，因为我不怎么用飞思卡尔，不太好做过多评价。
3、节能的器件，出名的是TI的产品，各种芯片被贴上了低功耗的宣传，都快成了低功耗的代名词了。其实功耗的高低可以参考下频率与电流的比值关系，你可以进行合适的选取，一般都是uA/MHZ好像。
4、其实以前都不怎么考虑降低功耗的，直到工作了才发现有这个需要。前面有个做RFID的项目，一端接受一端发送，你必须要很好的考虑发送端，因为它如果耗能高了，你电池就会没电，等价于你的发送模块需要换电源或者充电，这是相当麻烦的事情，还好现在各种设备齐全，资料也多，只要稍加注意就好了，当然，我们能实现3年的使用，如果再高，就需要很多的知识储备了。
好啦，结束了，希望大家多多点评。

风吹过的夏天

我说说MCU功耗的一些心得

1,MCU功耗要低首先要选择一款比较好的IC， 这个要参照芯片的数据手册，一般都会有讲解的，这是因为如果原厂从芯片级测试得到的功耗都不能满足你设计的需求，那么这颗IC就可以pass了，所以这点很重要；
2，确定芯片工作在何种功耗模式下，以及该模式下的功耗，开启的外设，板子做出来后还要实际评估唤醒源的稳定性，MCU进入低功耗唤不醒， 出现偶尔唤不醒的情况，会非常折腾人；
3，如果功耗偏高，建议检查一些模拟的外设的开启情况，比如掉电检测，ADC， 比较器等， 一般数字电路关闭了耗电是由MOS管沟道或PN节的漏电流引起的，这个消耗，在目前的生产工艺来说，是微乎其微的，但是模拟的就不一样的，他要是没有很好的控制会引起比较大的耗电；
4，MCU的IO口状态对MCU的功耗有很大的影响，一般来说，不用的引脚设置成输入模式，此时引脚为高阻态，使能了内部上拉，或者在外部加了上拉也基本不会增加功耗，如果有些引脚不得不设置成输出，那么就跟根据外部信号做电平匹配，外部为高电平，就输出高电平。
5，最后一点事软件优化，在满足需求的情况下，降低MCU的主频，将低功耗模式的时间比设置的更长一些，同时在唤醒后的模式下，将一些不必要的外设关闭。

好了以上就是根据个人对MCU的经验和理解的一些功耗想法，希望对大家有所帮助
淡然大家如果有什么更好的建议，欢迎交流。

gaon2

好活动，顶起。产品知识性趣味性，奖品的诱惑性都很强。。。。。。

降低功耗的设计注意：
1.选择合适的电路，比如开关电源电路往往比线性电源的效率高一些。
2，简化电路，减少不必要的保护电路，调理电路。如果使用场合允许有些电路还是可以省略的。功耗成本都可下降，当然可不包括安全相关的。
3，选择合适的器件，针对低功耗的要求，厂家都会推出一些专有的产品，针对不同的应用进行优化。如CPU选择，不仅本身的功耗会低，对整体功耗的优化也是非常重要的。
4.程序的高效运行，选择合适的使用低级语言，体积小运行效率高，优化控制电路，适时进入休眠模式

iwqtthf

节能是很有必要的,能省是要省的.

zhang7309

飞思卡尔低功耗芯片有Kinetis KL系列，根据系统功能需求可选择不同的型号，低功耗的设计首先在满足功能需求的前提下选取低功耗的处理器及外围器件（不过在实际设计中还要考虑成本问题）；低功耗要求处理器低频率、低电压工作，工作频率不能过高，低工作电压可有效的降低功耗，如果系统不需要长时间处于工作模式，设计时可以在工作模式时高时钟运转，这样可以短时间内处理完所需完成的任务，后转入低功耗或者休眠模式；芯片和外围硬件方面的处理，关闭处理器不必要的外围模块和端口，外围电路的低功耗设计（这个很重要，因为处理器的功耗只占系统功耗的一小部分，大部分功耗来自外围电路）。

benson

考虑低功耗设计可以从以下几方面综合考虑：

        ·处理器的选择
        ·接口驱动电路设计
        ·动态电源管理
        ·电源供给电路的选择

一、处理器的选择

        我们对一个嵌入式系统的选型往往是从其CPU和操作系统（OS）开始的，一旦这两者选定，整个大的系统框架便选定了。我们在选择一个CPU的时候，一般更注意其性能的优劣（比如时钟频率等）及所提供的接口和功能的多少，往往忽视其功耗特性。但是因为CPU是嵌入式系统功率消耗的主要来源---对于手持设备来讲，它几乎占据了除显示屏以外的整个系统功耗的一半以上（视系统具体情况而定），所以选择合适的CPU对于最后的系统功耗大小有举足轻重的影响。

       一般的情况下，我们是在CPU的性能（Performance）和功耗（Power Consumption）方面进行比较和选择。通常可以采用每执行1M次指令所消耗的能量来进行衡量，即Watt/MIPS。但是，这仅仅是一个参考指标，实际上各个CPU的体系结构相差很大，衡量性能的方式也不尽相同，所以，我们还应该进一步分析一些细节。

        我们把CPU的功率消耗分为两大部分：内核消耗功率PCORE和外部接口控制器消耗功率PI/O，总的功率等于两者之和，即P=PCORE+PI/O。对于 PCORE，关键在于其供电电压和时钟频率的高低；对于PI/O来讲，除了留意各个专门I/O控制器的功耗外，还必须关注地址和数据总线宽度。下面对两者分别进行讨论：

       1、CPU供电电压和时钟频率

        我们知道，在数字集成电路设计中，CMOS电路的静态功耗很低，与其动态功耗相比基本可以忽略不计，故暂不考虑。其动态功耗计算公式为：
Pd=CTV2f

        式中，Pd---CMOS芯片的动态功耗

        CT----CMOS芯片的负载电容

        V----CMOS芯片的工作电压

        f-----CMOS芯片的工作频率

        由上式可知，CMOS电路中的功率消耗是与电路的开关频率呈线性关系，与供电电压呈二次平方关系。对于一颗CPU来讲， Vcore电压越高，时钟频率越快，则功率消耗越大。所以，在能够满足功能正常的前提下，尽可能选择低电压工作的CPU能够在总体功耗方面得到较好的效果。对于已经选定的CPU来讲，降低供电电压和工作频率，也是一条节省功率的可行之路。

2、总线宽度

        我们还经常陷入一个误区，即：CPU外部总线宽度越宽越好。如果我们仅仅从数据传输速度上来讲，也许这个观点是对的，但如果在一个对功耗相当敏感的设计来说，这个观点就不一定正确了。

        同样引用公式Pd=CTV2f ，对于每一条线（地址等数据线）而言，都会面临这样的功率消耗，显而易见，当总线宽度越宽的时候，功耗自然越大。每条线路的容性负载都不太一样，但一般都在4～12PF之间。我们来看下面一个例子：一片1Mbit Flash通过8bit和16bit的总线与CPU相连，总线频率为4MHZ ，总线电压为3.3V。

采用16-bit总线和采用8-bit总线会有3.7mw的功耗差异。当然，如果需要大量频繁地存取数据的场合下，用8-bit总线不见得会经济，因为增加了读写周期。

       另外，从上面的例子我们也可以看到：如果CPU采用内置Flash的方式，也可大大地降低系统功率消耗。

       二、接口驱动电路的低功耗设计

       接口电路的低功耗设计，往往是容易被大家所忽略的一个环节，在这个环节里，我们除了考虑选用静态电流较低的外围芯片外，还应该考虑以下几个因素：

      上拉电阻/下拉电阻的选取
      对悬空脚的处理
      Buffer的必要性

        通常我们习惯随意地确定一个上拉电阻值，而没有经过仔细地计算。现在我们来简单计算一下，如果在一个3.3V的系统里用4.7KΩ为上拉电阻，当输出为低的时候，每只脚上的电流消耗就为0.7mA，如果有10个这样的信号脚时，就会有7mA电流消耗在这上面。所以我们应该在考虑在能够正常驱动后级的情况下（即考虑IC的VIH或VIL）,尽可能选取更大的阻值。现在很多应用设计中的上拉电阻值甚至高达几百KΩ。另外，当一个信号在多数情况下时为低的时候，我们也可以考虑用下拉电阻以节省功率。

       CMOS器件的悬空脚也应该引起我们的重视。因为CMOS悬空的输入端的输入阻抗极高，很可能感应一些电荷导致器件被高压击穿，而且还会导致输入端信号电平随机变化，导致 CPU在休眠时不断地被唤醒，从而无法进入休眠状态或其他莫名其妙的故障，所以正确的方法是将未使用到的输入端接到VCC或地。

      Buffer 有很多功能，如电平转换，增加驱动能力，数据传输的方向控制等等，但如果仅仅基于驱动能力的考虑增加 Buffer的话，我们就应该慎重考虑了，因为过驱动会导致更多的能量被白白浪费掉。所以我们应该仔细检查芯片的最大输出电流IOH和IOL是否足以驱动下级IC，如果可以通过选取合适的前后级芯片来避免Buffer的使用，对于能量来讲是一个很大的节约。

       三、动态电源管理（DPM）

        所谓动态的电源管理就是在系统运行期间通过对系统的时钟或电压的动态控制来达到节省功率的目的，这种动态控制是与系统的运行状态密切相关的，这个工作往往通过软件来实现。

       1、选取不同工作模式

       如前所述，系统时钟对于功耗大小有非常明显的影响。所以我们除了着重于满足性能的需求外，还必须考虑如何动态地设置时钟来达到功率的最大程度节约。CPU内部的各种频率都是通过外部晶振频率经由内部锁相环（PLL）倍频式后产生的。于是，是否可以通过内部寄存器设置各种工作频率的高低成为控制功耗的一个关键因素。现在很多CPU都有多种工作模式，我们可以通过控制CPU进入不同的模式来达到省电的目的。

        我们以SAMSUNG S3C2410X （32bit arm 920T内核）为例，它提供了四种工作模式：正常模式、空闲模式、休眠模式、关机模式

CPU在全速运行的时候比在空闲或者休眠的时候消耗的功率大得多。省电的原则就是让正常运行模式远比空闲、休眠模式少占用时间。在类似PDA的设备中，系统在全速运行的时候远比空闲的时候少，所以我们可以通过设置使CPU尽可能工作在空闲状态，然后通过相应的中断唤醒 CPU，恢复到正常工作模式，处理响应的事件，然后再进入空闲模式。

2、关闭不需要的外设控制器

        一般来讲，CPU都提供各种各样的接口控制器，如I2C、I2S、LCD、Flash、Timer、UART、SPI、 USB等等，但这些控制器在一个设计里一般不会全部都用到，所以我们对于这些不用的控制器往往任其处于各种状态而不用花心思去管。但是，当你想尽可能节省功耗的情况下，则必须关注它们的状态，因为如果不将其关闭，即使它们没有处于工作状态，但是仍然会消耗电流。

通过设置寄存器我们可以有选择地关闭不需要的功能模块，以达到节省电的目的，比如在我们的实际应用中，ADC、 I2C、I2S和SPI都没有用到，通过CLKCON寄存器的设置，我们可以节省2mA的电流。当然，也可以动态关闭一些仍然需要的外设控制器来进一步节省能量。如在空闲模式下，CPU 内核停止运行，我们还可以进一步关闭一些其他的外设控制器，如USB,SDI,FLASH等，只要保证唤醒CPU的I/O控制器正常工作即可,如通过 UART唤醒，则UART控制器不能被关闭。等到CPU被唤醒后，再将USB、SDI、Flash等控制器再打开。

       上面两种方式只是动态电源管理的最为简单的实现。在这两种方式中，一种是通过改变了系统的时钟频率，另一种是通过控制外设控制器的开关来达到节约能量的目的。在最近的研究中，已经有人把目光投入到了同时动态改变处理器的电压和频率来进一步节省功率，如IBM和 MontaVista合作进行的嵌入式系统的动态电源管理的研究。这是一个更为复杂、也更为系统的工程，它涉及了从硬件到操作系统以及应用层的有关内容。

benson

       四、电源供给电路

        在数字电路设计中，工程师往往习惯于采用最简单的方式来完成电源的设计，但在对功耗要求严格的情况下，我们就必须对采用何种电压变换结构仔细考虑一番再做决定。

通常来讲，我们有以下几种进行电压转换的方式：

        线性稳压（Linear Regulator）

       DC to DC

        LDO（Low Drop-Out）

        其中LDO本质上还是一种线性稳压，主要用于压差较小的场合。所以我们将其合并为线性稳压来谈。

        对于线性稳压来说，其特点时电路结构简单，所需元件数量少，输入和输出压差可以很大，但其致命弱点就是效率低，功耗高。其效率η完全取决于输出电压大小。

压差越大，可提供的最大输出电流越小。假设采用LM7805,输入12V，输出电压为5V，压差为7V, 输出的电流为1A的情况下，我们可以计算出消费在线性稳压器上的功率为P=ΔV*IOUT=7*1=7w，效率仅为η＝5×1/(5*1+7*1)= 41.7%,由这个结果我们可以看出，有一大半功率消耗在IC本身上。

      DC to DC电路的特点是效率高，升降压灵活，但缺点时电路相对复杂，干扰较大。一般常见的由Boost和Buck两种电路，前者用于升压，后者用于降压

这两种电路的核心是通过MOS管的开关来控制电感和电容间的能量转换。调节MOS管栅极脉冲信号的占空比可以控制MOS管的导通和关闭，从而改变输出电压的高低。

由转换效率图可见，当输入为12v,输出为5v时，转换效率约为82％，为线性稳压器转换效率的一倍。LM2596的开关频率为固定的130KHZ，如果我们提升器件的开关频率，如采用NS的LM2676时（260KHZ开关频率），在同样的应用条件下，效率可达88％以上。

        从上面的论述中我们可见，在适当的情况下使用DC-DC的电压转换线路，可以有效地节约能量，降低整机功耗。

slotg

【我的奇思妙想】+ 自我发电之电子装置
https://www.nxpic.org.cn/module/forum/thread-595392-1-1.html

iwqtthf

节能低功耗很重要,这不但是节约成本,也是影响国家的节能政策.利国利民啊.这个要从多个方向入手,硬件,软件等方面都不可以忽视,特别是选型方面,必须下大功夫,设计上要做到巧妙.还是那句话能省就得省!