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各領(lǐng)域都在爭(zhēng)奪低功耗 看MCU如何成為低功耗爭(zhēng)奪之戰(zhàn)的焦點(diǎn)

Silicon Labs ? 來(lái)源:未知 ? 作者:佚名 ? 2017-09-19 06:10 ? 次閱讀

科技發(fā)展的今天,各種手持化設(shè)備、可穿戴設(shè)備、能源應(yīng)用領(lǐng)域都在追求低功耗,在半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展也尤為迅猛,低功耗一直是各大MCU廠商爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)。

之前開(kāi)發(fā)過(guò)24h動(dòng)態(tài)心電記錄儀,該心電采集器內(nèi)置1節(jié)7#電池,外設(shè)有128*64無(wú)背光點(diǎn)陣液晶、SD卡、數(shù)字時(shí)鐘、多操作按鍵、LED指示、蜂鳴器、外擴(kuò)2Mbit RAM等,設(shè)計(jì)之初定位為采集器可連續(xù)工作48h以上在采樣率250Hz條件下將ECG數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SD卡中,采樣率125Hz時(shí),工作時(shí)間可達(dá)72h。其他功能要求就不一一敘述。

之前的低功耗設(shè)備開(kāi)發(fā)一直使用T公司MCU,包括FlashMCU以及后期的FR(鐵電存儲(chǔ))系列,直到一次機(jī)緣巧合的研討會(huì)讓我接觸到了Silicon Labs(亦稱芯科科技)推出的EFM32系列MCU,會(huì)議上我看到EFM32突出的優(yōu)點(diǎn)后,曾通過(guò)申請(qǐng)平臺(tái)申請(qǐng)了EFM32STK3600開(kāi)發(fā)套件,該套件中主MCULeopard Gecko系列CortexM3內(nèi)核的EFM32LG990F256

為了對(duì)比T公司MCUEFM32的低功耗特性,我將代碼分別在兩個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行,因EFM32內(nèi)部RAM較大,無(wú)需外擴(kuò)2Mbit RAM,在測(cè)試代碼時(shí)我以通用性程序來(lái)做對(duì)比;

測(cè)試條件:室溫條件下,使用同一電流計(jì)及測(cè)量負(fù)載。T公司MCU分為6種運(yùn)行模式,其中5種低功耗模式,AM(運(yùn)行模式)、LPM0~LPM4EFM32分為5種運(yùn)行模式,其中4種低功耗模式,EM0(運(yùn)行模式)、EM1~EM4

根據(jù)datasheet描述,EFM32EM2模式、EM3模式喚醒時(shí)間只需2uS,即使最深度模式EM4也只需160uS

通過(guò)以上對(duì)比,發(fā)現(xiàn)EFM32的確功耗比較低,但T公司MCUAM模式下,當(dāng)時(shí)打開(kāi)著手表晶振,所以功耗有些略微偏大,理論應(yīng)該會(huì)低些。

后面我在T公司MCU上跑FatFs文件系統(tǒng)利用硬件SPI口驅(qū)動(dòng)SD2.0,在EFM32LG990F256上跑FatFs文件系統(tǒng)利用SDIO驅(qū)動(dòng)SD2.0,然后一直往卡上寫數(shù)據(jù),同等容量的7#電池,T公司MCUEFM32記錄數(shù)據(jù)較長(zhǎng),這個(gè)結(jié)果看起來(lái)跟上述的測(cè)量結(jié)果有些相反,后面仔細(xì)檢查程序發(fā)現(xiàn),T公司MCU使用硬件SPI口,當(dāng)時(shí)最大的端口速率是16M/S,且每次寫卡后進(jìn)入LPM3模式中,而EFM32當(dāng)時(shí)使用的是32Mhz時(shí)鐘源,SDIO端口速率為32Mhz,每次寫卡后保持著EM0模式;后面將時(shí)鐘速率降低為16Mhz,條件和T公司MCU一致時(shí),測(cè)量結(jié)果比上次有較大提高。

所以,后面得出的初步結(jié)論就是,在FlashMCU中,EFM32系列的低功耗相較T公司的Flash MCU更為極致、更低。隨著技術(shù)的革新,目前有些MCU設(shè)計(jì)已經(jīng)開(kāi)始使用鐵電存儲(chǔ)器來(lái)取代Flash存儲(chǔ)器,以進(jìn)一步降低功耗,期待EFM32推出鐵電存儲(chǔ)系列的微處理器

在實(shí)際操作中借助simplicity studioenergyAware Profiler 和高級(jí)能耗監(jiān)控模塊 (AEM) 功能,為代碼優(yōu)化提供了優(yōu)化思路;特別對(duì)于系統(tǒng)性應(yīng)用開(kāi)發(fā),借助simplicity studioAEM 功能將代碼按照塊的劃分進(jìn)行能耗比測(cè)試,發(fā)現(xiàn)代碼的執(zhí)行冗余部分,然后進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化,優(yōu)化后的代碼再次通過(guò)AEM測(cè)試進(jìn)行校驗(yàn)核對(duì),通過(guò)這種方式可將嵌入式代碼的功耗將至最低值。當(dāng)時(shí)移植FatFs文件系統(tǒng)在EFM32上就是使用AEM能耗監(jiān)測(cè)功能進(jìn)行的優(yōu)化。

Simplicity StudioAEM功能是行業(yè)內(nèi)其他軟件所不具備的,此功能能夠幫助開(kāi)發(fā)者解決功耗控制問(wèn)題,如果你還沒(méi)用過(guò)此功能,那就抓緊時(shí)間嘗試一下吧。

https://www.sekorm.com/news/2733.html

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原文標(biāo)題:【技術(shù)大神】MCU的低功耗之戰(zhàn)

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