掌握這五大方法, 讓你的MCU輕松低功耗

Ameya360

低功耗是MCU的一項非常重要的指標，比如某些可穿戴的設備，其攜帶的電量有限，如果整個電路消耗的電量特別大的話，就會經常出現電量不足的情況，影響用戶體驗。

平時我們在做產品的時候，基本的功能實現很簡單，但只要涉及低功耗的問題就比較棘手了，比如某些可以低到微安級的MCU，而自己設計的低功耗怎么測都是毫安級的，電流竟然能夠高出標準幾百到上千倍，遇到這種情況千萬不要怕，只要認真你就贏了。下邊咱們仔細分析一下這其中的原因。

第一條：掐斷外設命脈——關閉外設時鐘

先說最直觀的，也是工程師都比較注意的方面，就是關閉MCU的外設時鐘，對于現在市面上出現的大多數的MCU，其外設模塊都對應著一個時鐘開關。只需要打開這個外設的時鐘，就可以正常的使用這個外設了，當然，此外設也就會產生相應的功耗；反之，如果想要讓這個外設不產生功耗，只需關閉它的時鐘即可。

第二條：讓工作節奏慢下來——時鐘不要倍頻

除了外設模塊功率消耗之外，還有一個功耗大戶需要注意一下，這就是PLL和FLL模塊。PLL和FLL主要是用來對原始的時鐘信號進行倍頻操作，從而提高系統的整體時鐘，相應的，其功耗也會被提上去。所以在進入低功耗之前，需要切換是種模式，旁路掉PLL和FLL模塊，從而盡可能的降低MCU的功耗，等到MCU喚醒之后再把時鐘切換回去。

第三條：圍堵涓涓細流——注意I/O口的電平狀態

如果認為只要關閉外設時鐘就能夠保證外設不再耗電，那么你就太天真了。如果IO口沒有做好處理的話，它就會在暗地里偷走功耗，而你卻渾然不知。具體原因是這樣的，一般的IO的內部或者外部都會有上下拉電阻，舉個例子，如下圖所示，假如某個IO口有個10KΩ的上拉電阻，把引腳拉到3.3V，然而當MCU進入低功耗模式的時候，此IO口被設置成輸出低電平，根據歐姆定律，此引腳就會消耗3.3V/10K=0.33mA的電流，假如有四、五個這樣的IO口，那么幾個mA就貼進去了，太可惜了。所以在進入低功耗之前，請逐個檢查IO口的狀態：

如果此IO口帶上拉，請設置為高電平輸出或者高阻態輸入；

如果此IO口帶下拉，請設置為低電平輸出或者高阻態輸入；

總之一句話，不要把上好的電流浪費在產生熱量的功能上，咱可不靠這點溫度去暖手。

第四條：睦鄰友好合作——注意I/O與外設IC的統籌

IO口的上下拉電阻消耗電流這一因素相對比較明顯，下邊咱來說一個不明顯的因素：IO口與外部IC相連時的電流消耗。假如某個IO口自帶上拉，而此與IO相連的IC引腳偏偏是自帶下拉的，那么無論這個引腳處于什么樣的電平輸出，都不可避免的產生一定的電流消耗。所以凡是遇見這一類的情況，首先需要閱讀外設IC的手冊，確定好此引腳的的狀態，做到心中有數；然后在控制MCU睡眠之前，設置好MCU的IO口的上下拉模式及輸入輸出狀態，要保證一絲兒電流都不要被它消耗掉。

第五條：斷開調試器連接，不要被假象所迷惑

還有一類比較奇特，檢測出來的電流消耗很大，可實際結果是自己杞人憂天，什么原因呢？是因為在測試功耗的時候MCU還連接著調試器呢！這時候大部分電流就會被調試器給擄走，平白無故的讓工程師產生極度郁悶的心情。所以在測低功耗的時候，一定不要連接調試器，更不能邊調試邊測電流。

總結

MCU的低功耗設計是一個細致活，要養成良好的習慣，做到每添加一個功能都要重新驗證一下低功耗是否符合要求，這樣就可以隨時隨地干掉消耗功率的因素。如果把所有功能都設計好了才去考慮低功耗的問題，一個不小心，就可能要更改程序的架構——即便如此也不一定能把功耗給徹底降下去。

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