让MCU轻松低功耗的五大方法分析

风吹过后

低功耗是mcu的一项非常重要的指标，比如某些可穿戴的设备，其携带的电量有限，如果整个电路消耗的电量特别大的话，就会经常出现电量不足的情况，影响用户体验。
平时我们在做产品的时候，基本的功能实现很简单，但只要涉及低功耗的问题就比较棘手了，比如某些可以低到微安级的MCU，而自己设计的低功耗怎么测都是毫安级的，电流竟然能够高出标准几百到上千倍，遇到这种情况千万不要怕，只要认真你就赢了。下边咱们仔细分析一下这其中的原因。
/ L' \% A; A! a1 y' O第一条
1 K5 D3 ]# [( M% n, j) Z  g; L+ Q0 @7 [掐断外设命脉——关闭外设时钟
& Q+ A5 D6 C0 g7 N2 m+ {$ l先说最直观的，也是工程师都比较注意的方面，就是关闭MCU的外设时钟，对于现在市面上出现的大多数的MCU，其外设模块都对应着一个时钟开关。只需要打开这个外设的时钟，就可以正常的使用这个外设了，当然，此外设也就会产生相应的功耗;反之，如果想要让这个外设不产生功耗，只需关闭它的时钟即可。
; t2 t4 \, _3 N$ C( t/ z9 Y# Q第二条
( {) B) m6 V1 K3 P) x) L让工作节奏慢下来——时钟不要倍频
: F! _; C9 O. ~/ Z; A除了外设模块功率消耗之外，还有一个功耗大户需要注意一下，这就是PLL和FLL模块。PLL和FLL主要是用来对原始的时钟信号进行倍频操作，从而提高系统的整体时钟，相应的，其功耗也会被提上去。所以在进入低功耗之前，需要切换是种模式，旁路掉PLL和FLL模块，从而尽可能的降低MCU的功耗，等到MCU唤醒之后再把时钟切换回去。

第三条
围堵涓涓细流——注意I/O口的电平状态
8 V3 c  V. @& s& G如果认为只要关闭外设时钟就能够保证外设不再耗电，那么你就太天真了。如果IO口没有做好处理的话，它就会在暗地里偷走功耗，而你却浑然不知。具体原因是这样的，一般的IO的内部或者外部都会有上下拉电阻。
; a+ V, s- g. F. B" F2 B% I* t举个例子，如下图所示，假如某个IO口有个10KΩ的上拉电阻，把引脚拉到3.3V，然而当MCU进入低功耗模式的时候，此IO口被设置成输出低电平，根据欧姆定律，此引脚就会消耗3.3V/10K=0.33mA的电流，假如有四、五个这样的IO口，那么几个mA就贴进去了，太可惜了。所以在进入低功耗之前，请逐个检查IO口的状态：
. Z( |+ I9 N4 u· 如果此IO口带上拉，请设置为高电平输出或者高阻态输入
· 如果此IO口带下拉，请设置为低电平输出或者高阻态输入

总之一句话，不要把上好的电流浪费在产生热量的功能上，咱可不靠这点温度去暖手。
第四条
睦邻友好合作——注意I/O与外设IC的统筹
IO口的上下拉电阻消耗电流这一因素相对比较明显，下边咱来说一个不明显的因素：IO口与外部IC相连时的电流消耗。假如某个IO口自带上拉，而此与IO相连的IC引脚偏偏是自带下拉的，那么无论这个引脚处于什么样的电平输出，都不可避免的产生一定的电流消耗。
所以凡是遇见这一类的情况，首先需要阅读外设IC的手册，确定好此引脚的的状态，做到心中有数;然后在控制MCU睡眠之前，设置好MCU的IO口的上下拉模式及输入输出状态，要保证一丝儿电流都不要被它消耗掉。
第五条
断开调试器连接，不要被假象所迷惑
还有一类比较奇特，检测出来的电流消耗很大，可实际结果是自己杞人忧天，什么原因呢？是因为在测试功耗的时候MCU还连接着调试器，这时候大部分电流就会被调试器给掳走，平白无故的让工程师产生极度郁闷的心情。所以在测低功耗的时候，一定不要连接调试器，更不能边调试边测电流。
2 w/ m! s7 T0 C; D$ u最后
2 t8 Q- L2 c. c9 s. \+ R总结
MCU的低功耗设计是一个细致活，要养成良好的习惯，做到每添加一个功能都要重新验证一下低功耗是否符合要求，这样就可以随时随地干掉消耗功率的因素。如果把所有功能都设计好了才去考虑低功耗的问题，一个不小心，就可能要更改程序的架构——即便如此也不一定能把功耗给彻底降下去。

1 V+ n; s) G9 _5 Y

Terran

谢谢分享，很好很棒

dragongfly

支持楼主 很好很实用