低功耗

<font color="#FD8900">扩充16位MCU产品线，服务智能家居和工业市场</font>

瑞萨电子株式会社的子公司瑞萨电子（中国）有限公司（以下简称“瑞萨电子”）宣布推出R7F0C205L、R7F0C206L、R7F0C206M、R7F0C207M和R7F0C208M等5款新产品，扩充其16位微控制器（MCU）产品线，进一步加强对触控式家电设备、智能楼宇、工业自动化和便携式设备应用的开发支持。嵌入式开发人员可以利用新产品在单芯片上同时集成用户界面（包括电容触控键、LED和LCD）和系统控制功能。

对于需要电池供电的便携式系统，功率问题成为电路设计考虑的重要因素之一。芯片电路的功耗主要来自开关的动态功耗和漏电的静态功耗。动态功耗主要是电容的充放电(包括网络电容和输入负载)以及P/N MOS同时打开形成的瞬间短路电流。静态功耗主要是扩散区与衬底形成二极管的反偏电流和关断晶体管中通过栅氧的电流。工作时序及软件算法设计有缺陷，会降低系统工作效率、延长工作时间，也会直接增加系统能量的消耗。本文将具体阐述低功耗设计理念在基于MSP430和MFRC522的非接触式读写器上的应用与实现。

<strong>模块电路设计</strong>

系统选用MSP430F413单片机和MFRC522射频芯片。为简化系统结构，本系统仅由低电压报警单元、MCU单元、射频收发单元、天线、红外发射接收以及外围信号组成。

本系统选用的是SPI接口方式，其连接图如图1所示。

不知不觉，我们已经处于物联网的汪洋大海之中，大家公认的说法是，到2020年全球物联网设备接入总数将达到300-500亿。面对这海量的设备，维护变成一个繁重的任务，这就要求互联网设备可靠“皮实”的同时，功耗足够低，一块电池（或者使用能量收集技术）能撑足够久。因此“低功耗”三个字在物联网用户端设备的设计中，一直被摆在很高优先级的位置上。这也让开发者在元器件的选型上小心谨慎，铭记下面这些不得不守的“军规”。

<center><img width="600" src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-09/wen_zhang_/100008025-26590-1.jpg&q…; alt="死磕物联网低功耗设计，BOM中不得不知的五条“军规”"></center><center><i>图1：物联网用户端设备系统框图</i></center>

电源对电子设备的重要性不言而喻，它是保证系统稳定运行的基础，而保证系统稳定运行后，又有低功耗的要求。

在很多应用场合中，对电子设备的功耗要求非常苛刻，如某些传感器信息采集设备，仅靠小型的电池提供电源，要求工作长达数年之久，且期间不需要任何维护；由于智慧穿戴设备的小型化要求，电池体积不能太大导致容量也比较小，所以很有必要从控制功耗入手，提高设备的续行时间。

在系统或电源复位以后，MCU处于运行状态。运行状态下的时钟源为 CPU 提供时钟，内核执行程序代码。当 CPU 不需继续运行时，可以利用多个低功耗模式来降低功耗，例如等待某个外部事件时。

MM32L0产品支持三种低功耗模式：睡眠模式、停止模式和待机模式，可以在要求低功耗、短启动时间和多种唤醒事件之间达到最佳的平衡,可以满足用户对低功耗的要求。

• 睡眠模式

在睡眠模式，只有 CPU 停止，所有外设处于工作状态并可在发生中断/事件时唤醒 CPU。

有两种方式进入睡眠模式，它的进入方式决定了从睡眠唤醒的方式，分别是 WFI(wait for interrupt)和 WFE(wait for event)，即等待“中断”唤醒和“事件”唤醒。

<font color="#FD8900">新产品是专为移动应用设计的大批量非接触式连接方案</font>

作者：Øivind Loe，Silicon Labs微控制器产品高级营销经理

即使是在诸如物联网应用的无线连接这种主导功耗的事件中，让尽可能多的进程自主运行，也可大大提高电池寿命。降低功耗一直是微控器（MCU）市场的一个主要关注点。超低功耗MCU现在可以大大降低工作模式和深度睡眠模式下的功耗。这种变化的效果是显而易见的，它大大提高了我们日常嵌入式应用中的电池寿命，并且提供了在未来使用能量收集的可能性。

然而，要基于新型MCU降低功耗，开发人员必须考虑到许多因素，对此Silicon Labs特别撰写一篇技术文章：“以0 MIPS运行你的嵌入式系统”，帮助开发人员了解如何利用新型MCU中外设的自主运行，通过更接近以“0”MIPS运行，来实现数据手册中所承诺的低功耗。

<strong>低功耗为嵌入式系统研发关键</strong>

对于在功耗敏感型物联网（IoT）应用中所使用的新型MCU和无线MCU（WMCU）来说，执行代码时的功耗已经明显下降，甚至达到40μA/ MHz以下。使用这些低功耗规格，您可能会想知道为什么我们需要睡眠模式，为什么不以500 kHz运行您的代码来实现20μA的电流消耗，并且允许您的应用使用电池运行10年？其实事情并不是这么简单的。

一步步使用STM32CubeMX和X_CubeBLE例程开发基于STM32的低功耗蓝牙应用

1.低功耗蓝牙介绍
2.开发资料准备
3.移植过程
4.应用程序开发
5.测试运行
6.程序基本结构介绍

<embed src='http://player.youku.com/player.php/sid/XMjY5MDM5MTQ3Mg==/v.swf&#039; allowFullScreen='true' quality='high' width='480' height='400' align='middle' allowScriptAccess='always' type='application/x-shockwave-flash'></embed>

本动手实验的目的是学会自己构建工程，实现STM32L476 不同的低功耗模式和理解如何进入、退出的触发机制，并且对比分析实测功耗和理论推导功耗。

实验分成四个个部分:

• 介绍 :讲解STM32L476 关键的功耗优化特性 (20分钟)
• 任务1: 使用STM32CubeMX 建立一个基于NUCLEO-L476RG 板子的功耗测试工程 (15分钟)
• 任务2：使用CubeMX来计算NUCLEO-L476RG在不同功耗模式下的理论功耗 (15分钟)
• 任务3: 实际测量STM32L476 板子在不同功耗模式下的功耗值，并且和使用STM32CubeMX理论推算的功耗值进行比较分析(40 分钟)

循序渐进式的功耗优化已经不再是超低功耗mcu的游戏规则，而是“突飞猛进”模式，与功耗相关的很多指标都不断刷新记录。我们在选择合适的超低功耗mcu时要掌握必要的技巧，在应用时还需要一些设计方向与思路才能够更好的应用。

<strong>一：超低功耗mcu-低功耗mcu的选择方法</strong>

嵌入式微控制器 （mcu）的功耗在当今电池供电应用中正变得越来越举足轻重。大多mcu 芯片厂商都提供低功耗低功耗产品，但是选择一款最适合您自己应用的产品并非易事，并不像对比数据表前面的数据那么简单。我们必须详细对比 mcu 功能，以便找到功耗最低的产品，这些功能包括：断电模式 定时系统 事件驱动功能 片上外设 掉电检测与保护 漏电流 处理效率。

----在低功耗设计中，平均电流消耗往往决定电池寿命。例如，如果某个应用采用额定电流为 400mAh 的 Eveready 高电量 9V 1222 型电池的话，要提供一年的电池寿命其平均电流消耗必须低于 400mAh/8760h，即45.7uA。

<font size="3" color="blue"><strong>前言</strong></font>

某客户在使用我们的STM32L073芯片做项目的开发，据他们的工程师反映在测量低功耗模式下的唤醒时间，他们测试得到的数据与数据手册中列出的结果不符合，而且差别很大，并且测试了很多片都是这个问题。想咨询我们什么样的测试方法能够得到一个符合手册规范的数值。

<font size="3" color="blue"><strong>一、测试</strong></font>

在这里正好选取了手边有的STM32L053C8-Discovery探索板。
软件里选取“…STM32Cube_FW_L0_V1.9.0\Projects\STM32L053C8-Discovery\Examples\PWR” 目录下的PWR_STANDBY 和PWR_STOP这项目工程，通过这两个低功耗模式做一个说明测量唤醒时间的方法。

<strong>1.1 PWR_STANDBY模式</strong>