工控摘要：單片機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隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、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)成的一個小而完善的微型計算機系統(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)計需要全面分析各方面因素，統(tǒng)籌規(guī)劃。在設(shè)計之初，各個因素往往是相互制約、相互影響的，一個降低系統(tǒng)功耗的措施有時會帶來其他方面的“負效應(yīng)”。因此，降低系統(tǒng)整體功耗，需要仔細分析和計算。本文從硬件和應(yīng)用軟件設(shè)計兩個方面，闡述一個以單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)低功耗設(shè)計時所需考慮的一些問題。
　　
　　在嵌入式應(yīng)用中，系統(tǒng)的功耗越來越受到人們的重視，這一點對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，延長電池的壽命，就是降低系統(tǒng)的運行成本。
　　
　　選用具有低功耗特性的單片機可以大大降低系統(tǒng)功耗?？梢詮墓╇婋妷?、單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)時鐘設(shè)計和低功耗模式等幾方面考察一款單片機的低功耗特性。
　　
　　1.選用盡量簡單的CPU內(nèi)核
　　
　　在選擇CPU內(nèi)核時切忌一味追求性能。8位機夠用，就沒有必要選用16位機，選擇的原則應(yīng)該是“夠用就好”?，F(xiàn)在單片機的運行速度越來越快，但性能的提升往往帶來功耗的增加。一個復(fù)雜的CPU集成度高、功能強，但片內(nèi)晶體管多，總漏電流大，即使進入STOP狀態(tài)，漏電流也變得不可忽視；而簡單的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)
　　
　　降低單片機的供電電壓可以有效地降低其功耗。當(dāng)前，單片機從與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，要歸功于半導(dǎo)體工藝的發(fā)展。從原來的3μm工藝到現(xiàn)在的0.25、0.18、0.13μm工藝，CMOS電路的門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，這也是對降低功耗不利的一個方面。
　　
　　目前，單片機系統(tǒng)的電源電壓仍以5V為主，而過去5年中，3V供電的單片機系統(tǒng)數(shù)量增加了1倍，2V供電的系統(tǒng)也在不斷增加。再過五年，低電壓供電的單片機數(shù)量可能會超過5V電壓供電的單片機。如此看來，供電電壓降低將是未來單片機發(fā)展的一個重要趨勢。
　　
　　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功耗將大大小于運行模式下的功耗。過去傳統(tǒng)的單片機，在運行模式下有wait和stop兩條指令，可以使單片機進入等待或停止?fàn)顟B(tài)，以達到省電的目的。