低功耗操作仍然是每個行業應用的關鍵驅動因素。隨著睡眠模式的加入,電源管理突然從單純的硬件問題轉變為嵌入式開發人員必須考慮的問題。
電源模式最簡單的應用是,當系統空閑時,你將其置于睡眠狀態。然而,今天的MCU提供多種低功耗模式,使低功耗設計更加復雜。現在,開發人員需要考慮多核的復雜獨立性、高頻信號處理以及如何可靠地滿足系統的所有實時截止日期。
休眠模式
休眠模式將系統置于最低功耗狀態。Hibernate是一個承諾,因為你不能簡單地恢復執行;系統需要重置。當你需要一點智能來喚醒系統的時候,休眠在很長的睡眠期間是有用的。這對于實現關機/開機功能或操作低頻傳感器非常有用。
休眠模式還支持保留RAM來保存有限的狀態信息。例如,在嵌入式開發中,你可以存儲以前的傳感器讀數。當你重置系統時,它會檢查傳感器并將當前值與先前值進行比較。如果它們在閾值范圍內,則沒有要觸發的事件,系統返回休眠模式,實現最大功效。
僅僅因為你設法讓CPU進入正確的低功耗模式并不意味著你在高效地運行。在深度睡眠和休眠模式下,I/O引腳的泄漏可能是功耗的主要因素。考慮一個用來偏置電阻的引腳。除了確保使用盡可能高的電阻之外,引腳還需要保持適當的高電平或低電平,以最大限度地降低功耗(即泄漏)。
休眠模式保持I/O引腳的配置,以便你可以將所有引腳保持在最低功耗狀態。例如,將電阻直接連接到電源是一種常見的做法。在嵌入式開發中,如果改為將電阻連接到GPIO,而不是電阻不斷消耗功率,現在可以打開和關閉電阻。如果你沒有意識到這一點,你可能會假設當一個引腳實際消耗1毫安時,系統以低7μa的電流運行。準確地說,這是效率的143倍,10年的運行壽命縮短到25天。
影響低功耗工作的另外兩個主要因素是降低內核電壓和選擇調節器。例如,PSoC 6可以為其內核提供1.1 V或0.9 V的電壓,你無法以0.9V的速度為內核計時,但如果你只是檢查溫度傳感器,50 MHz的處理速度仍然遠遠超出你的需要。
調節器選擇——集成LDO或高效開關模式降壓轉換器——允許你以功效換取成本。使用降壓轉換器可以獲得90%的效率,但代價是需要一個外部電感。
隨著芯片制造商不斷改進低功耗操作,我們的嵌入式系統將能夠以更少的成本實現更多功能。請記住,在嵌入式開發中,有了更多的選項,就有更多的方法可以通過對系統實際工作的簡單誤解來消除所有優化系統的辛苦工作。