单片机是现今智能电子产品中使用最广泛的芯片之一,功耗的大小对于产品的电池寿命、稳定性、使用体验等各个方面都有着至关重要的影响。因此,从设计阶段开始就要对单片机的功耗有足够的了解,以便在实现功能的同时保证功耗最小。
当前单片机的工艺越来越先进,工艺的提升不仅可以实现更高的集成度和更好的性能,同时也会对功耗产生巨大的影响。工艺有可能实现更小的晶体管等结构的制造,从而使得芯片的功耗更低。
单片机的结构对功耗同样有很大的影响。因为不同的结构会导致不同的电路元件布局、电路走线等,最终影响整个芯片的功耗。举个例子,对于同频率、同寄存器数量的单片机,基于哈佛结构的单片机的功耗要比基于冯诺依曼结构的单片机稍微高一点,因为哈佛结构的ROM区域多,所以增加了一点功耗。
软件设计的好坏对于单片机功耗的控制也非常重要。在编写软件的过程中,需要遵循一些规范,例如减少延时和占空比、尽量利用单片机自带的硬件资源等,来减少单片机的功耗。
时钟频率是决定单片机功耗的重要因素之一,因为它控制着芯片上所有的逻辑运算。如果能够减少时钟频率,那么整个芯片的功耗也就可以大幅降低。但要注意,这种方法也会对实时性产生影响。
单片机中的许多模块,在不必要的情况下一直处于工作状态,会消耗许多功耗,例如串口、定时器、AD模块等。因此,关闭不必要的模块可以极大地降低芯片的功耗。
单片机在睡眠模式下,大部分电路都处于关闭状态,功耗几乎为零。只有当外部中断到达时才会被唤醒。合理使用睡眠模式,可以大幅降低单片机功耗。