低功耗

Microchip SMART SAM L MCU 是基于 Arm®Cortex® M0+的超低功耗单片机。本应用笔记将介绍 SAM L 系列（SAM L10、SAM L11、 SAM L21、SAM L22）器件的低功耗优化关键特性和低功耗模式。SAM L 系列器件具有特定的低功耗特性，例如低功耗模式、超低功耗外设、性能等级和 SleepWalking。

基于 ARM® Cortex®的 Microchip 单片机（MCU）提供了 SleepWalking 功能。利用此功能可以临时异步唤醒某个外设来执行任务，而无需将 CPU 从待机模式中唤醒。

在 MCU 工作时，内部定时器会唤醒 CPU 来查看是否发生了某些状况（例如使用 ADC 监视电池电压），或者是否有外设中断唤醒了 CPU。通常，CPU 和 RAM 在工作模式下会消耗大部分功率。因此，将 CPU从低功耗模式下唤醒来检查这些状况并在工作状态下启动相关操作将会消耗大量功率。

<font color="#0000C6" size="4"><a href="http://mcu.eetrend.com/files/2018-11/wen_zhang_/100015758-52925-tb.pdf"…《什么是 SleepWalking？该功能如何帮助减少功耗？》</a></font>

意法半导体推出IIS2DLPC 3轴MEMS加速度计，可以在超低功耗和高分辨率之间动态改变工作模式，在有限的功耗预算内实现高精度测量。该传感器可连续执行上下文感知功能，在受命令时唤醒主机系统，并进行高精度测量，然后返回到超低功耗模式。

根据这一工作模式灵活可变的特性，用户可以研发电量更持久的依靠电池供电的工业传感器节点或医疗设备、防偷电智能电表，以及智能省电或动作激活功能。此外，利用可取得极低功耗的机会，设计人员可以把工业制造设备或机器人的智能配件设计成使用方便、集成简单的电池供电附加模块。

四种低功耗模式选项让用户可以在广泛的应用场景中优化功耗。其噪声极低，在高分辨率模式下低至90μg/√Hz，可实现出色的测量精度。IIS2DLPC的其它功能为用户提供更多的功耗控制功能，包括易于使用的一次性数据转换和用于存储批量数据以减少CPU干预的32级FIFO缓存。IIS2DLPC还集成温度传感器和自检功能。

-40°C 至 +85°C的宽工作温度范围让IIS2DLPC特别适合工业应用。该产品在意法半导体的10年供货保证计划范围内，确保市场上长期有货销售。

IIS2DLPC现已投产，采用2mm x 2mm x 0.7mm塑料触点阵列(LGA)封装。

硬件设计中，需要考虑的一个重要问题就是低功耗设计，但是如果你火候不够，往往会误入“自以为是低功耗”的怪圈。现在让我们来看看老司机是如何点评低功耗设计中的8大现象的。

<strong>现象一：</strong>我们这系统是220V供电，就不用在乎功耗问题了。

点评：低功耗设计并不仅仅是为了省电，更多的好处在于降低了电源模块及散热系统的成本、由于电流的减小也减少了电磁辐射和热噪声的干扰。随着设备温度的降低，器件寿命则相应延长（半导体器件的工作温度每提高10度，寿命则缩短一半）。

<strong>现象二：</strong>这些总线信号都用电阻拉一下，感觉放心些。

点评：信号需要上下拉的原因很多，但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号，电流也就几十微安以下，但拉一个被驱动了的信号，其电流将达毫安级，现在的系统常常是地址数据各32位，可能还有244/245隔离后的总线及其它信号，都上拉的话，几瓦的功耗就耗在这些电阻上了（不要用8毛钱一度电的观念来对待这几瓦的功耗）。

<strong>现象三：</strong>CPU和FPGA的这些不用的I/O口怎么处理呢？先让它空着吧，以后再说。

CML Microcircuits针对智能设备中的现有电话和未来高质量语音应用最新推出下一代语音编解码器，新产品CMX655D标志着语音编解码器的重大革新，具有超低功耗并实现了更高集成度，能够在各种应用中提供更先进的功能。

CMX655D集成有两个匹配通道和数字信号处理（DSP），以及功率为1W、效率高达90％的无滤波D类放大器和对于数字MEMS麦克风的支持，而这些功能以前只能通过添加其他组件才能实现。此外，CMX655D的设计充分利用了先进的制造工艺，使得器件在所有工作模式下都消耗非常低的功率，并且能够在1.8V至3.6V电源下工作，而不是要求5V来达到1W输出功率。这些功能使其成为电池供电设备的理想选择。

CML Microcircuits无线语音和数据产品经理David Brooke解释道：“从整个行业的投资来看，纯语音编解码器长期以来发展不够，原因是行业大部分投入都集中在智能手机的多媒体编解码器。这使原始设备制造商无法直接受益于在工艺技术方面取得的重大进展，以及在同一时期内MEMS麦克风和扬声器技术的进步。通过发布CMX655D，我们正在将语音编解码器引入到智能设备，从而能够应对上述问题。”

<font color="#FD8900">-基于Silicon Labs Gecko微控制器的采用Digi XBee预认证调制解调器提供LPWAN连接的开发套件-</font>

<font color="#FD8900">借助业内首个变化率报告功能测量温度波动</font>

温度测量对保证物联网（IoT）和个人计算设备的功能性极为重要，开发人员必须在设备中集成温度传感器来减少能耗，降低应用中的系统电压。为了满足这些需求，美国微芯科技公司（Microchip Technology Inc.）推出了5款新型1.8V温度传感器，包括业内最小的五通道、标准引线间距温度传感器。<a href="http://www.microchip.com/EMC1815">EMC181x温度传感器系列</a>还引入了系统温度变化率报告功能，该功能可以对系统温度波动情况进行提前预警。

在之前的直播课堂<a href="http://www.moore8.com/courses/1936"&gt;“打造面向物联网的下一代低功耗BLE解决方案”</a>，小伙伴听了高级现场应用工程师Harris Chan关于物联网应用开发技术的详细讲解，是否收获满满、意犹未尽呢？

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-08/wen_zhang_/100012976-45834-400-…; alt=“” width="400"></center>

为了让小伙伴们更深入了解如何创建面向物联网的下一代低功耗BLE解决方案。贸泽携手赛普拉斯开设第二部分直播课堂。

<strong>1、如何降低功耗？</strong>

(1) 优化方向：

组合逻辑+时序逻辑+存储

(2) 组合逻辑：

&nbsp;&nbsp;（a）通过算法优化的方式减少门电路
&nbsp;&nbsp;（b）模块复用、资源共享

(3) 时序逻辑：

&nbsp;&nbsp;（a）尽量减少无用的register：算法优化、模块复用
&nbsp;&nbsp;（b）非功能性的register不使用带复位reg：数据打拍

(4) 存储：RAM

&nbsp;（a）拆分RAM---------降低功耗
&nbsp;（b）加大位宽降低访问频率-----------选用低主频高密度RAM---节约面积
&nbsp;（c）多端口RAM替换为单端口RAM------------降低面积和功耗
&nbsp;（d）采用共享RAM------------降低面积和功耗

<strong>2、如何降低面积？</strong>

(1) 优化方向：

Arm宣布旗下Arm®Artisan®物理IP将应用于台积电基于Arm架构的SoC设计22nm超低功耗（ULP）和超低漏电（ULL）平台。台积电22nmULP/ULL技术针对主流移动和物联网设备进行了优化，与上一代台积电28nm HPC+平台相比，在提升基于Arm的SoC性能的同时，更显著降低功耗和硅片面积。

“本次发布的下一代工艺技术能够以更低的功耗、在更小的面积上满足更多的功能需求，”Arm物理设计事业群总经理Gus Yeung指出，“Artisan物理IP与台积电22nmULP/ULL技术的设计和制造成本优势相结合，将为我们双方的合作伙伴带来立竿见影的每毫瓦运算性能提升及硅片面积缩减两方面优势。”

针对台积电22nmULP/ULL工艺技术推出的Artisan物理IP包含了代工厂支持的内存编译器，针对下一代边缘计算设备的低泄漏和低功耗要求进行了优化。除此之外，这些编译器还附有超高密度和高性能的物理IP标准单元库，其中含有电源管理套件和厚栅氧化物元件库，以协助优化低泄漏功耗。另外，最新的物理IP还提供了通用I/O解决方案，以确保性能、功耗和面积（PPA）的全面最优化。