各领域都在争夺低功耗 看MCU如何成为低功耗争夺

科技发展的今天，各种手持化设备、可穿戴设备、能源应用领域都在追求低功耗，在半导体行业发展也尤为迅猛，低功耗一直是各大MCU厂商争夺的焦点。

之前开发过24h动态心电记录仪，该心电采集器内置1节7#电池，外设有128*64无背光点阵液晶、SD卡、数字时钟、多操作按键、LED指示、蜂鸣器、外扩2Mbit RAM等，设计之初定位为采集器可连续工作48h以上在采样率250Hz条件下将ECG数据存储在SD卡中，采样率125Hz时，工作时间可达72h。其他功能要求就不一一叙述。

之前的低功耗设备开发一直使用T公司的MCU，包括Flash型MCU以及后期的FR（铁电存储）系列，直到一次机缘巧合的研讨会让我接触到了Silicon Labs（亦称“芯科科技”）推出的EFM32系列MCU，会议上我看到EFM32突出的优点后，曾通过申请平台申请了EFM32STK3600开发套件，该套件中主MCU为Leopard Gecko系列CortexM3内核的EFM32LG990F256。

为了对比T公司MCU和EFM32的低功耗特性，我将代码分别在两个平台上运行，因EFM32内部RAM较大，无需外扩2Mbit RAM，在测试代码时我以通用性程序来做对比；

测试条件：室温条件下，使用同一电流计及测量负载。T公司MCU分为6种运行模式，其中5种低功耗模式，AM（运行模式）、LPM0~LPM4；EFM32分为5种运行模式，其中4种低功耗模式，EM0（运行模式）、EM1~EM4。

根据datasheet描述，EFM32由EM2模式、EM3模式唤醒时间只需2uS，即使最深度模式EM4也只需160uS。

通过以上对比，发现EFM32的确功耗比较低，但T公司MCU在AM模式下，当时打开着手表晶振，所以功耗有些略微偏大，理论应该会低些。

后面我在T公司MCU上跑FatFs文件系统利用硬件SPI口驱动SD卡2.0，在EFM32LG990F256上跑FatFs文件系统利用SDIO驱动SD卡2.0，然后一直往卡上写数据，同等容量的7#电池，T公司MCU比EFM32记录数据较长，这个结果看起来跟上述的测量结果有些相反，后面仔细检查程序发现，T公司MCU使用硬件SPI口，当时最大的端口速率是16M/S，且每次写卡后进入LPM3模式中，而EFM32当时使用的是32Mhz时钟源，SDIO端口速率为32Mhz，每次写卡后保持着EM0模式;后面将时钟速率降低为16Mhz，条件和T公司MCU一致时，测量结果比上次有较大提高。

所以，后面得出的初步结论就是，在Flash型MCU中，EFM32系列的低功耗相较T公司的Flash MCU更为极致、更低。随着技术的革新，目前有些MCU设计已经开始使用铁电存储器来取代Flash存储器，以进一步降低功耗，期待EFM32推出铁电存储系列的微处理器。

在实际操作中借助simplicity studio的energyAware Profiler 和高级能耗监控模块 (AEM) 功能，为代码优化提供了优化思路；特别对于系统性应用开发，借助simplicity studio的AEM 功能将代码按照块的划分进行能耗比测试，发现代码的执行冗余部分，然后进行细节优化，优化后的代码再次通过AEM测试进行校验核对，通过这种方式可将嵌入式代码的功耗将至最低值。当时移植FatFs文件系统在EFM32上就是使用AEM能耗监测功能进行的优化。

Simplicity Studio的AEM功能是行业内其他软件所不具备的，此功能能够帮助开发者解决功耗控制问题，如果你还没用过此功能，那就抓紧时间尝试一下吧。

https://www.sekorm.com/news/2733.html

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