工控摘要：單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的*處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
　　
　　嵌入式系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)需要全面分析各方面因素，統(tǒng)籌規(guī)劃。在設(shè)計(jì)之初，各個(gè)因素往往是相互制約、相互影響的，一個(gè)降低系統(tǒng)功耗的措施有時(shí)會(huì)帶來(lái)其他方面的“負(fù)效應(yīng)”。因此，降低系統(tǒng)整體功耗，需要仔細(xì)分析和計(jì)算。本文從硬件和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，闡述一個(gè)以單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)時(shí)所需考慮的一些問(wèn)題。
　　
　　在嵌入式應(yīng)用中，系統(tǒng)的功耗越來(lái)越受到人們的重視，這一點(diǎn)對(duì)于需要電池供電的便攜式系統(tǒng)尤其明顯。降低系統(tǒng)功耗，延長(zhǎng)電池的壽命，就是降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
　　
　　選用具有低功耗特性的單片機(jī)可以大大降低系統(tǒng)功耗?？梢詮墓╇婋妷?、單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)計(jì)和低功耗模式等幾方面考察一款單片機(jī)的低功耗特性。
　　
　　1.選用盡量簡(jiǎn)單的CPU內(nèi)核
　　
　　在選擇CPU內(nèi)核時(shí)切忌一味追求性能。8位機(jī)夠用，就沒(méi)有必要選用16位機(jī)，選擇的原則應(yīng)該是“夠用就好”?，F(xiàn)在單片機(jī)的運(yùn)行速度越來(lái)越快，但性能的提升往往帶來(lái)功耗的增加。一個(gè)復(fù)雜的CPU集成度高、功能強(qiáng)，但片內(nèi)晶體管多，總漏電流大，即使進(jìn)入STOP狀態(tài)，漏電流也變得不可忽視；而簡(jiǎn)單的CPU內(nèi)核不僅功耗低，成本也低。
　　
　　2.選擇低電壓供電的系統(tǒng)
　　
　　降低單片機(jī)的供電電壓可以有效地降低其功耗。當(dāng)前，單片機(jī)從與TTL兼容的5V供電降低到3.3V、3V、2V乃至1.8V供電。供電電壓降下來(lái)，要?dú)w功于半導(dǎo)體工藝的發(fā)展。從原來(lái)的3μm工藝到現(xiàn)在的0.25、0.18、0.13μm工藝，CMOS電路的門(mén)限電平閾值不斷降低。低電壓供電可以大大降低系統(tǒng)的工作電流，但是由于晶體管的尺寸不斷減小，管子的漏電流有增大的趨勢(shì)，這也是對(duì)降低功耗不利的一個(gè)方面。
　　
　　目前，單片機(jī)系統(tǒng)的電源電壓仍以5V為主，而過(guò)去5年中，3V供電的單片機(jī)系統(tǒng)數(shù)量增加了1倍，2V供電的系統(tǒng)也在不斷增加。再過(guò)五年，低電壓供電的單片機(jī)數(shù)量可能會(huì)超過(guò)5V電壓供電的單片機(jī)。如此看來(lái)，供電電壓降低將是未來(lái)單片機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。
　　
　　3.選擇帶有低功耗模式的系統(tǒng)
　　
　　低功耗模式指的是系統(tǒng)的等待和停止模式。處于這類模式下的單片機(jī)功耗將大大小于運(yùn)行模式下的功耗。過(guò)去傳統(tǒng)的單片機(jī)，在運(yùn)行模式下有wait和stop兩條指令，可以使單片機(jī)進(jìn)入等待或停止?fàn)顟B(tài)，以達(dá)到省電的目的。