電子產品的低功耗問題經常讓產品設計者頭痛而又不得不麵對。以單片機（MCU）為核心的係統
，其功耗主要由單片機功耗和單片機外圍電路功耗組成。要降低單片機係統的功耗，需要從硬件和軟件兩方麵入手。

 

 

要滿足單片機係統的低功耗要求，選用具有低功耗特性的單片機可以很容易實現（例如
，Siliconlaboratories設計的高速C8051F係列單片機）。因為具有低功耗特性的單片機可以大大降低係統功耗，這可以從單片機的供電電壓、內部結構、係xi統tong時shi鍾zhong和he低di功gong耗hao模mo式shi等deng幾ji方fang麵mian來lai考kao察cha一yi款kuan單dan片pian機ji的de低di功gong耗hao特te性xing。一yi般ban來lai講jiang，用yong戶hu在zai選xuan擇ze技ji術shu供gong應ying商shang和he產chan品pin過guo程cheng中zhong
，需xu要yao對dui下xia麵mian的de一yi些xie重zhong要yao硬ying件jian參can數shu進jin行xing更geng加jia深shen入ru的de考kao量liang：

 

 

選擇CPU內核時切忌一味追求性能，以“夠用就好”為原則。8位機夠用
，就沒有必要選用16位機
、32位機
；單片機的運行速度越快，往往其功耗也越大。一個CPU越複雜、集成度越高、功能越強，片內晶體管越多，總漏電流也越大
，即使進入STOP狀態，漏電流也會變得不可忽視；而簡單的CPU內核不僅功耗低，成本也低。

 

 

單片機係統的供電電壓低
，可以有效地降低其係統功耗。由於半導體製造工藝的發展，現在單片機的供電電壓從5V供電降低到3.3V、3V
、2V乃至1.8V。供電電壓低，不緊可以降低單片機的功耗，還可以降低單片機外圍電路的功耗。

 

 

低功耗模式指的是係統的Idle、Stop和Suspend等模式。處於這些模式下的功耗將遠遠小於正常運行下的功耗。Idle模式下，CPU停止工作
，但內部係統時鍾並不停止，單片機的外圍I/O模塊也不停止工作；係統功耗一般降低有限，相當於工作模式功耗的50%左右。

 

如果在CPU進入Stop模式時，將各個模擬外設關掉，這時的功耗可以降低到nA級。但是在Stop模式下，CPU被喚醒後要重新對係統作初始化
，所有特殊功能寄存器的內容將被重新初始化。這在某些低功耗應用場合需要注意。

 

Suspend模式下，CPU
、內部係統時鍾停止工作
，I/O模塊等被懸掛起來，片內RAM中存儲的數據將被保持


，CPU的功耗可以降低到nA級
，由喚醒事件喚醒。當CPU被喚醒後
，係統不會被CPU複位，繼續從進入Suspend模式的地方開始執行程序。這是一種非常理想的低功耗模式。

 

在硬件層麵來說，對上麵的這些參數進行仔細衡量是十分必要的，除此之外，選擇合適的時鍾方案和使用每MIPS功耗來衡量MCU的低功耗性能也是非常關鍵的。

 

 

yingyongruanjianshejiduiyuyigedigonghaoxitongdezhongyaoxingchangchangbeirenmenhulve。yigezhongyaodeyuanyinshi，ruanjianshejishangdequexianbingbuxiangyingjiannayangrongyifaxian，tongshiyemeiyouyigeyangedebiaozhunlaipanduanyigeruanjiandedigonghaotexing。danshishejizheruguonengjinliangjiangyingyongdedigonghaotexingfanyingzairuanjianzhong，jiukeyibimiannaxie“看不見”的功耗損失：

 

 

在沒有要求低功耗的場合，程序使用中斷方式還是查詢方式並不重要。但在要求低功耗場合，這兩種方式相差甚遠。使用中斷方式，CPU可以什麼都不做，甚至可以進入等待模式或停止模式；而查詢方式下，CPU必須不停地訪問I/O寄存器
，這會帶來很多額外的功耗。

 

 

子程序調用的入棧出棧操作
，要對RAM進行兩次操作，會帶來更大的功耗。宏在編譯時展開
，CPU按順序執行指令。使用宏，會增加程序的代碼量

，但對不在乎程序代碼量大的應用，使用宏無疑會降低係統的功耗。

 

 

減少CPU的運算工作量，可以有效地降低CPU的功耗。減少CPU運算的工作可以從很多方麵入手：用查表的方法替代實時的計算；不可避免的實時計算
，算到精度夠了就結束，避免“過度”的計算；盡量使用短的數據類型，例如，盡量使用字符型的8位數據替代16位的整型數據，盡量使用分數運算而避免浮點數運算等。

 

 

在係統運行過程中

，不用的I/O模塊要關掉，間歇使用的I/O模塊要及時關掉，以節省電能。同時
，不用的I/O引腳要設置成輸出或設置成輸入
，用上拉電阻拉高。

 

總(zong)之(zhi)，在(zai)單(dan)片(pian)機(ji)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)，需(xu)要(yao)深(shen)入(ru)理(li)解(jie)單(dan)片(pian)機(ji)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)特(te)性(xing)，並(bing)在(zai)硬(ying)件(jian)和(he)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)的(de)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)單(dan)片(pian)機(ji)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)特(te)性(xing)，從(cong)而(er)設(she)計(ji)出(chu)符(fu)合(he)低(di)功(gong)耗(hao)要(yao)求(qiu)的(de)產(chan)品(pin)。