如何为设计应用选择合适的嵌入式MCU
低功耗微控制器是一种按需产品，由双设计需求驱动：（1）节省能源以降低设备的运营成本; （2）满足手持式电池供电设备的严格能源预算。大多数mcu芯片供应商都提供低功耗产品，这些制造商总是吹嘘自己的mcu如何拥有最低功耗。
本文旨在帮助您查看细节，不仅仅是比较数据表第一页上的要点。它将帮助您熟悉mcu选择的架构，并检查为microchip technology，renesas，texas instruments和freescale提供的典型低功耗mcu收集的规范，所有这些都旨在帮助您为您的应用选择合适的嵌入式mcu 。
在此过程中，我们将指出以下因素：
掉电模式
时钟系统
事件驱动功能
片上外设
漏电流
许多电源管理选项
首先考虑microchip pic24fj128ga310（图1）。这款16位处理器是工程师的最爱，因为它采用了microchip的nanowatt xlp技术，具有60 x 8 lcd控制器，并采用64/80/100引脚封装。该器件还具有五个外部中断，一个六通道dma，一个可编程32位crc发生器和七个比较/pwm模块。
图1：microchip pic24fj128ga310系列mcu的框图。
该芯片的数据表提供多种电源管理选项，用于“极端”功耗降低（因此xlp标签），转换为备用电池的规定，以及运行rt日历/时钟（rtcc）的低功耗。它具有深度睡眠模式，允许接近完全断电，能够在外部触发器上唤醒，以及睡眠和空闲模式，可以选择性地关闭外围设备和/或核心。
在深度睡眠中，主调节器关闭，低功率调节器打开，所有电源都从芯片的核心移除。核心和外围设备是无功能的。只有rtcc和两个寄存器可用。在这种模式下，芯片在2.0 v电源下仅需10 na，在3.3 v电源下仅需40 na - 如果将其打开，则rtcc的电流为400 na。您也可以离开wdt，通常需要270 na。
现在，看起来更深一点，在85°c时，深度睡眠数量在2.0 v时大幅上升至1.1μa，在3.3 v时则达到1.4μa，rtcc再次增加400 na - 在整个温度范围内保持恒定。唤醒时间仅为200μs。
pic24还具有低压休眠模式，其中主稳压器关闭，并打开一个特殊的低功耗稳压器。整个芯片都通电，但lcd，rtcc和定时器等外设都关闭，如果启用则会增加功率。在2 v时，指定为330 na，但要小心，因为在85°c时这最高可达7.7μa。还应注意，这些都是典型值，而不是最大值。从该模式唤醒仅需90μs。
运行频率为32 mhz，最高可达16 mips，芯片通常在2 v时需要4.8 ma电流。由于ic具有为内核供电的稳压器，因此vdd或温度的电流变化非常小。此测量的设置是从闪存执行的代码，没有启用外设，也没有i/o驱动，时钟来自外部源。运行a/d在25°c时增加750μa，rt时钟在所有温度下增加400 na。
许多安全功能
16位瑞萨rl78/g14（r5f1006easp）mcu（图2）在32 mhz时提供高达44 dmips的性能，85％的指令在一个时钟周期内执行。该控制器具有64 kb的闪存（最高可达500 k），具有高达64 mhz运行的精密16位电机定时器和五种工作模式，包括一个六通道互补pwm。它具有许多安全功能，包括crc，非法内存访问检测和iec/ul 60730支持。它工作电压为1.6至5 v，具有10通道10位a/d.。
图2：16位瑞萨rl78/g14。
在停止模式下，rl78/g13在32 mhz时为0.54 ma，最高为5.5 v.仅rtc为0.46μa。在停止模式下，此数字仅降至0.23μa（全部停止，ram保留），仅欠压检测仅为0.08μa。
停止模式电流只是泄漏（没有时钟开启），并且在较高温度下会显着上升。 mcu中的所有内部（门，寄存器，ram）的泄漏通常为0.9μa，但在85°c时最大值为3.3μa。
有源电流在32 mhz时为66μa/mhz，据称是目前市场上最低的。这仅适用于运行nop，因此在32 mhz时需要2.1 ma。但是，根据指令组合，电流可以高达144μa/mhz，同样适用于64 kbyte闪存版本的器件。 mcu工作电流额定值为-40°至85°c，在整个温度范围内具有相同的典型和最大有效电流。当使用高速外部或片内振荡器时钟时，从停止到有效的转换时间最大为32μs。
快速唤醒
msp430f5510版本的ti msp430（图3）具有32 kb的闪存和6 kb的ram以及10位或12位a/d转换器。该mcu包括全速usb，实时时钟，dma，乘法器和比较器以及嵌入式仿真模块。
图3：德克萨斯州的方块图仪器msp430f5xx系列。
对于此器件，在采用3 v电源的闪存运行的工作模式下，1 mhz时的电流消耗仅为250μa，8 mhz时的电流消耗为1.55 ma（193.75μa/mhz）。
在待机状态下，启用自唤醒和欠压复位，完全ram保持，看门狗定时器和电源监控器操作以及usb禁用，在-40°c时需要1.1μa，在25°c时需要1.3μa ，在85°c时为2.7μa。那里没有太大的变化，但仍然很重要。如果打开rt时钟，电流在25°c时为2.1μa，在85°c时为3.6μa。使用3 v电源运行a/d可增加75μa电流。从待机到激活，快速唤醒时间不到5μs。
您可以在digi-key网站上找到有关msp430系列功耗的ti产品培训模块。
十种功耗模式下一步让我们来看看其32位kinetis k20系列中的飞思卡尔器件（图4）。 mk20dx256zv具有10 mhz cortex m4内核，256 kb闪存和25通道16位a/d.该器件还具有crc，存储器保护单元，电容式触摸单元，wm和64 kb的sram。电源电压范围为1.71至3.6 v，可管理1.25 dhrystone mips/mhz。
图4：飞思卡尔mk20dx256zv mcu的特性。
运行在12.5 mhz且外围设备关断电源电流约为5.5 ma，在85°c时电流大致相同。该芯片有10种电源模式。在cpu静止的停止模式下，所有寄存器都保持不变并且a/d有效，来自2.0 v电源的电流约为310μa。在85°c时，在相同模式下，电流为380μa。停止模式的唤醒时间为4.5μs。在k20的最低功耗模式下，仅保留32字节寄存器，电流仅为220 na（电源= 3.0 v），但在85°c时上升至5.50μa。从这种模式完全操作需要130μs。
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本文旨在帮助您查看细节，不仅仅是比较数据表第一页上的要点。它将帮助您熟悉mcu选择的架构，并检查为microchip technology，renesas，texas instruments和freescale提供的典型低功耗mcu收集的规范，所有这些都旨在帮助您为您的应用选择合适的嵌入式mcu 。
在此过程中，我们将指出以下因素：
掉电模式
时钟系统
事件驱动功能
片上外设
漏电流
许多电源管理选项
首先考虑microchip pic24fj128ga310（图1）。这款16位处理器是工程师的最爱，因为它采用了microchip的nanowatt xlp技术，具有60 x 8 lcd控制器，并采用64/80/100引脚封装。该器件还具有五个外部中断，一个六通道dma，一个可编程32位crc发生器和七个比较/pwm模块。
图1：microchip pic24fj128ga310系列mcu的框图。
该芯片的数据表提供多种电源管理选项，用于“极端”功耗降低（因此xlp标签），转换为备用电池的规定，以及运行rt日历/时钟（rtcc）的低功耗。它具有深度睡眠模式，允许接近完全断电，能够在外部触发器上唤醒，以及睡眠和空闲模式，可以选择性地关闭外围设备和/或核心。
在深度睡眠中，主调节器关闭，低功率调节器打开，所有电源都从芯片的核心移除。核心和外围设备是无功能的。只有rtcc和两个寄存器可用。在这种模式下，芯片在2.0 v电源下仅需10 na，在3.3 v电源下仅需40 na - 如果将其打开，则rtcc的电流为400 na。您也可以离开wdt，通常需要270 na。
现在，看起来更深一点，在85°c时，深度睡眠数量在2.0 v时大幅上升至1.1μa，在3.3 v时则达到1.4μa，rtcc再次增加400 na - 在整个温度范围内保持恒定。唤醒时间仅为200μs。
pic24还具有低压休眠模式，其中主稳压器关闭，并打开一个特殊的低功耗稳压器。整个芯片都通电，但lcd，rtcc和定时器等外设都关闭，如果启用则会增加功率。在2 v时，指定为330 na，但要小心，因为在85°c时这最高可达7.7μa。还应注意，这些都是典型值，而不是最大值。从该模式唤醒仅需90μs。
运行频率为32 mhz，最高可达16 mips，芯片通常在2 v时需要4.8 ma电流。由于ic具有为内核供电的稳压器，因此vdd或温度的电流变化非常小。此测量的设置是从闪存执行的代码，没有启用外设，也没有i/o驱动，时钟来自外部源。运行a/d在25°c时增加750μa，rt时钟在所有温度下增加400 na。
许多安全功能
16位瑞萨rl78/g14（r5f1006easp）mcu（图2）在32 mhz时提供高达44 dmips的性能，85％的指令在一个时钟周期内执行。该控制器具有64 kb的闪存（最高可达500 k），具有高达64 mhz运行的精密16位电机定时器和五种工作模式，包括一个六通道互补pwm。它具有许多安全功能，包括crc，非法内存访问检测和iec/ul 60730支持。它工作电压为1.6至5 v，具有10通道10位a/d.。
图2：16位瑞萨rl78/g14。
在停止模式下，rl78/g13在32 mhz时为0.54 ma，最高为5.5 v.仅rtc为0.46μa。在停止模式下，此数字仅降至0.23μa（全部停止，ram保留），仅欠压检测仅为0.08μa。
停止模式电流只是泄漏（没有时钟开启），并且在较高温度下会显着上升。 mcu中的所有内部（门，寄存器，ram）的泄漏通常为0.9μa，但在85°c时最大值为3.3μa。
有源电流在32 mhz时为66μa/mhz，据称是目前市场上最低的。这仅适用于运行nop，因此在32 mhz时需要2.1 ma。但是，根据指令组合，电流可以高达144μa/mhz，同样适用于64 kbyte闪存版本的器件。 mcu工作电流额定值为-40°至85°c，在整个温度范围内具有相同的典型和最大有效电流。当使用高速外部或片内振荡器时钟时，从停止到有效的转换时间最大为32μs。
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图4：飞思卡尔mk20dx256zv mcu的特性。
运行在12.5 mhz且外围设备关断电源电流约为5.5 ma，在85°c时电流大致相同。该芯片有10种电源模式。在cpu静止的停止模式下，所有寄存器都保持不变并且a/d有效，来自2.0 v电源的电流约为310μa。在85°c时，在相同模式下，电流为380μa。停止模式的唤醒时间为4.5μs。在k20的最低功耗模式下，仅保留32字节寄存器，电流仅为220 na（电源= 3.0 v），但在85°c时上升至5.50μa。从这种模式完全操作需要130μs。
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