低功耗與高性能、高集成度、低成本一起，一直是各大半導(dǎo)體廠商追逐的目標(biāo)，特別是微控制器（MCU）這樣的智能芯片，每次發(fā)布的新器件，其功耗總是在逐步遞減。但是隨著物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備的“瘋狂入侵”，循序漸進(jìn)式的功耗優(yōu)化已經(jīng)不再是超低功耗MCU的游戲規(guī)則，而是“突飛猛進(jìn)”模式，與功耗相關(guān)的很多指標(biāo)（如ULPBench得分）都不斷刷新記錄，而記錄的保持者往往只能“笑傲江湖”幾個月甚至幾天，就被競爭者KO。

　　總地來說，廠商們都是在內(nèi)核架構(gòu)、多種工作模式和休眠模式、優(yōu)化的外圍設(shè)備（如ADC）及其時鐘需求、多樣的電源范圍這些方面進(jìn)行重點(diǎn)研究，以降低功耗。

　　本文以意法半導(dǎo)體（ST）STM32L4、愛特梅爾（Atmel） SAML21J18A、德州儀器（TI） SimpleLink C26xx以及基于 Cortex-M4F的MSP432、恩智浦（NXP） LPC54102以及在中國名不見經(jīng)傳的Ambiq Micro Apollo系列為例，看看它們的低功耗究竟是怎樣煉成的！

　　1.意法半導(dǎo)體STM32L4系列（STM32L476）

　　低功耗性能：動態(tài)運(yùn)行功耗低至100 μA/MHz;關(guān)閉時最低電流為30 nA，喚醒時間：為5 μs

　　ULPBench得分：123.5

　　內(nèi)核：80 MHz ARM Cortex-M4核+DSP+浮點(diǎn)運(yùn)算單元 （FPU）

　　CoreMark/MHz：3.42

　　低功耗原因：ART加速器、Flash零等待執(zhí)行、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)、FlexPowerControl智能架構(gòu)，7種電源管理模式（運(yùn)行、低功耗運(yùn)行、睡眠、低功耗睡眠、停止1、停止2、待機(jī)、關(guān)閉）。還有ST的Batch Acquisition Mode（BAM），其允許在低功耗模式下與通信接口足夠的數(shù)據(jù)交換。FlexPowerControl是在低功耗模式時保持SRAM待機(jī)，為特定外設(shè)和I/O管理獨(dú)立電源。

　　工作模式功耗分解：

　　動態(tài)運(yùn)行功耗： 低至100 μA/MHz;

　　超低功耗模式： 30 nA 有后備寄存器而不需要實時時鐘（5個喚醒引腳）;

　　超低功耗模式+RTC： 330 nA 有后備寄存器 （5個喚醒引腳）;

　　超低功耗模式+32 KB RAM： 360 nA;

　　超低功耗模式+32 KB RAM+RTC： 660 nA。

　　軟件：

　　意法半導(dǎo)體公司為開發(fā)者提供STM32 Cube MX功率模擬器，來估算所使用的意法MCU 在執(zhí)行代碼時的功率。

　　ULPBench測試環(huán)境：STM32 Nucleo

　　2.Atmel SAML21系列（SAML21J18A-UES）

　　低功耗性能：只消耗35 mA/MHz，睡眠模式下只有200 nA

　　ULPBench得分：185.8

　　內(nèi)核：ARM Cortex-M0+

　　低功耗原因：5種不同的電量范圍使用不同的資源，以提高能效;分別為CPU和外圍設(shè)備創(chuàng)建一個IRQ線索，以實現(xiàn)分層中斷。其他原因還包括以下幾點(diǎn)：

　　空閑、待機(jī)、備用、睡眠模式;

　　sleepwalking接口;

　　靜態(tài)和動態(tài)功率門控結(jié)構(gòu);

　　后備電池支持;

　　兩種性能水平;

　　Embedded buck/LDO穩(wěn)壓器支持實時動態(tài)的選擇;

　　低功耗接口。

　　ULPBench測試環(huán)境：SAML21 Xplained Rev2

　　------------------------

　　批量驗證神器：FPGA 現(xiàn)代硬件仿真平臺，點(diǎn)擊即可下載技術(shù)白皮書

?