为手持终端测量应用选择微控制器

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  •     为测量应用选择适当的微控制器 (MCU) 已日益成为一项严峻的挑战,因为各种MCU 在成本、外设设计与组合、CPU 架构及板上集成度等方面的差别日趋增大。就便携式工业测量应用而言,人们最看重的因素是电池的使用寿命、高性能的模拟外设以及适当的用户接口,这些因素决定着哪种 MCU 将成为测量应用的最佳选择。
        较长的电池使用寿命
    为了尽可能延长电池的使用寿命,设计方案必须将平均电流消耗最小化。设计人员不仅应考虑操作参数,而且还应计算出所有操作条件下的平均功耗。如果贸然做出决定,那么设计人员可能就会犯下用电方面的错误,导致电量消耗过大。目前的低功耗 MCU 可提供有源模式、待机模式及断电模式等多种操作模式。在主动模式下,所有时钟都处于工作状态;待机模式下,CPU 时钟处于非工作状态,但运行实时时钟,等待中断事件唤醒 CPU;通常 MCU 都具有不同级别的待机工作模式。在断电模式下,所有时钟都处于非工作状态,等待中断事件唤醒 CPU。为了了解不同工作模式的功耗,我们必须要考虑数据表以外的特性。一些数据表给出的电流消耗是在不切实际的操作条件下的情况。为了了解准确的情况,我们在实际应用环境中,根据特定的工作电压与工作温度情况来比较不同操作模式下的最大电流功耗,通常就锂离子电池而言,电压为 3V,工作温度为 25oC。
         延长电池使用寿命的另一种办法,就是尽可能缩短待机或断电模式到有源模式间的转换时间。一些厂商推出了“随需即用”型时钟源,专为中断断言后立即提供稳定的时钟源而设计。
    MCU 可用标志轮询或中断矢量来唤醒 CPU。中断驱动型架构可大幅节约功耗,因为CPU能立即响应于任何事件,不必为轮询外设而浪费电流。
    待机模式的功耗低于有源模式。我们所选的 MCU 必须让 CPU 的待机电流尽可能减小。专为降低功耗而设计的MCU能用定时器和数据自动触发模数转换,不必通过直接存储器存取 (DMA) 和缓存采样来进行 CPU 干预。CPU 空闲时,可用作其它工作,这有助于提高系统吞吐能力,此外我们也可以关闭 CPU,以降低应用的平均功耗。
        最小化漏电流对降低功耗至关重要。对大多数便携式应用来说,终端产品大多数时间都不工作,因此漏电流决定着平均电流消耗的大小。我们要计算整个端口的漏电流,并确保端口配置能够最小化电流消耗。
        我们应分别评估 MCU 中的不同功能,以了解其对电流消耗的影响。举例来说,在集成欠压保护功能时就要非常小心。在插入电池或电源降至正常电源规范以下但又高于接地电压时,就可能发生欠压。大多数 MCU 都集成了欠压保护功能,但这会使平均电流消耗增加 20uA~70uA。选择 MCU 时,要注意避免在增加保护机制时提高电流消耗。

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