從應(yīng)用層和后臺(tái)分析便攜式電子產(chǎn)品的節(jié)能技術(shù)
2.硬件支持的低功率模式
嵌入式微控制器通常設(shè)有至少一個(gè)低功率模式,以支持應(yīng)用層的電源管理功能。美國國家半導(dǎo)體CP3000系列連接處理器采用先進(jìn)的電源管理技術(shù),其中內(nèi)置的兩個(gè)12MHz及32.768kHz振蕩器負(fù)責(zé)支持四個(gè)不同模式:
活躍模式―有關(guān)應(yīng)用以 12MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率全速運(yùn)行。片上鎖相環(huán)路時(shí)鐘乘法器負(fù)責(zé)提供24MHz的中央處理器時(shí)鐘,也為USB節(jié)點(diǎn)控制器提供48MHz的時(shí)鐘。
圖2:自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)硬件系統(tǒng)。
節(jié)能模式―CPU及指定的外圍器件都由32.768kHz的時(shí)鐘負(fù)責(zé)為其提供時(shí)鐘信號(hào),12MHz的振蕩器及鎖相環(huán)路可能會(huì)被關(guān)閉。
空閑模式―CPU及指定的外設(shè)沒有時(shí)鐘為其提供時(shí)鐘信號(hào),由32.768kHz振蕩器為其提供時(shí)鐘信號(hào)的看門狗計(jì)時(shí)器可以被編程,以脫離空閑模式??梢詫?duì)MIWU模塊進(jìn)行編程,當(dāng)在某個(gè)端口管腳上檢測到上升或下降邊沿,觸發(fā)系統(tǒng)脫離空閑模式。
停止模式―將32.768kHz的振蕩器關(guān)閉。MIWU模塊仍繼續(xù)運(yùn)行,使外部信號(hào)可以觸發(fā)系統(tǒng)脫離停止模式。
我們可以利用不同的方式來執(zhí)行這些模式,以便達(dá)到節(jié)能的目的。雖然沒有一套現(xiàn)成的規(guī)律可以適用于所有系統(tǒng),但表1列出了將應(yīng)用電源管理模式映射到藍(lán)牙及CP3000模式的實(shí)際應(yīng)用。
3.如何處理未使用的外設(shè)
對(duì)于大部分的微處理器設(shè)計(jì)來說,只要關(guān)閉沒有使用的外設(shè),便可降低功耗。CP3000系列芯片分別為每一外設(shè)模塊提供使能位,該芯片可以支持非常多的外設(shè),根本沒有哪種應(yīng)用可以完全用到這些外設(shè)模塊,因此必定有部分外設(shè)模塊暫時(shí)未用。為了降低功耗,這些未用的外設(shè)模塊必須全部關(guān)閉。
由于外設(shè)所需的時(shí)鐘頻率與系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率不同,也由于外設(shè)的時(shí)鐘頻率不受所采用的電源管理模式控制,因此CP3000芯片的時(shí)鐘合成模塊負(fù)責(zé)為這些外設(shè)提供獨(dú)立的時(shí)鐘。為了盡量節(jié)省電能,應(yīng)關(guān)閉這些未用外設(shè)的輔助時(shí)鐘。
4.如何處理未使用的端口管腳
如果任由沒有被驅(qū)動(dòng)的CMOS輸入端電壓浮動(dòng)至介于邏輯電平0與1之間的輸入電壓范圍,將會(huì)產(chǎn)生額外的功耗。如果I/O端口配置為輸入端,而且任由其自由浮動(dòng),上述情況便有可能出現(xiàn),因此任何沒有外部驅(qū)動(dòng)或拉高/拉低的輸入端口都應(yīng)配置為輸出端。CP3000端口電路設(shè)有可編程的上拉功能,以避免未驅(qū)動(dòng)的輸入端電壓自由浮動(dòng)。
CP3000的端口管腳在芯片復(fù)位后配置為輸入端,這是CP3000芯片的預(yù)設(shè)配置。采用這樣的配置是有必要的,因?yàn)橥饨釉赡軙?huì)驅(qū)動(dòng)這些端口。這些端口如果預(yù)設(shè)為輸出端,微控制器與外接元件可能會(huì)在復(fù)位后互相爭奪使用緩沖區(qū)。因此,有關(guān)應(yīng)用有責(zé)任在復(fù)位后配置沒有被驅(qū)動(dòng)的端口管腳。
評(píng)論