一：首先了解芯片的內(nèi)部功耗

　　芯片制作完整過程包括 芯片設(shè)計、晶片制作、封裝制作、成本測試等幾個環(huán)節(jié)，其中晶片片制作過程尤為的復(fù)雜。首先是芯片設(shè)計，根據(jù)設(shè)計的需求，生成的"圖樣"開發(fā)一個手持設(shè)備，有一個設(shè)計重點問題是必須要重視和解決的。那就是在待機(jī)狀態(tài)下如何做到省電，即在待機(jī)狀態(tài)下如何做到盡可能的低功耗，比如用芯唐科技的Cortex-M0內(nèi)核的NUC100做手持電臺的開發(fā)，

　　1、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少（即該模式下的工作電流時多大，注一般的芯片都是uA級別的）。

　　通過查看NUC100芯片資料（在每個芯片手冊電氣特性或DC電氣特性一節(jié)會有說明）了解到該芯片的工作電流（體積小、低功耗、效率高、低閘極數(shù)、指令精簡的處理器，8位機(jī)價格，32位機(jī)效能，C-語言，與Cortex-M3開發(fā)工具以及二進(jìn)制程序代碼兼容，便利的開發(fā)環(huán)境Keil? RVMDK 和IAR EWARM,180 uLL制程并運用ARM標(biāo)準(zhǔn)單元資源庫，低閘極數(shù)的空間內(nèi)，功耗低到85 microwatts/MHz以下，NUC1xx系列包括：NUC100/ NUC120/NUC130/NUC140,NUC100 Cortex?-M0內(nèi)核系列可運行至50MHz外部時鐘。）和深度休眠模式下的功耗 （功耗有Ipwd1,Ipwd2,Ipwd3,Ipwd4,表示NUC100內(nèi)部的模塊工作需要外部提供四個VDD接口，計算功耗時要把他們累加起來，這里給出了每個VDD接口的休眠模式下功耗值，當(dāng)然如果芯片可以關(guān)閉某個模塊的對應(yīng)的VDD,那就可以降低更多不必要的功耗了）

　　2、首先要了解的就是該芯片在深度休眠或睡眠模式下功耗是多少。

　　通過查看NUC100芯片資料了解到該芯片的工作電流（即功耗）和深度休眠模式下的功耗 .

　　二：電路供電系統(tǒng)的功耗分析

　　下圖是7R手臺控制電路（用2個端口做開關(guān)機(jī)判斷處理，按鍵開關(guān)機(jī)時波形圖（開/關(guān)機(jī)波形一樣））

　　上圖的工作原理是這樣的：

　　當(dāng)POWER_KEY按下不，TP1點就持續(xù)高電平（下面示波器波形圖的下面一個通道的波形圖），

　　由于C1兩端電平不能突變，所以C1在POWER_KEY按下瞬間其兩端都是高電平（其實C1起到加速作用），這樣三極管Q1的由于基極出現(xiàn)高電平會瞬間導(dǎo)通，然后，TP2點出現(xiàn)低電平，然后C1會通過Q1的基--Q1發(fā)射--R1--C1構(gòu)成一個回路進(jìn)行放電，注意C2電容的容量相比C1很小，0.1u=100000p,估計C2在此電路的作用就是濾除高頻成分的目的。

　?。ㄟ@里容易糊涂：C1不能突變，POWER_KEY按下瞬間C1兩端不能突變，可是C2兩端也不能突變，所以C2兩端都是低電平，那C1和C2的交點電壓就打架了？,因為C2電容量相比C1的電容量很小，幾乎對C1不會產(chǎn)生影響，當(dāng)然如果C1和C2都是0.1uf,這POWER_KEY1導(dǎo)通瞬間，由于C1 C2兩端電壓都不能突變，則他們的交點電壓應(yīng)該是2.5V）

　　下面用一個端口實現(xiàn)的開關(guān)機(jī)功能（因為INT0和PB14功能可以做程序中作改變）：

　　程序控制流程稍好加上：

　　分析：

　　根據(jù)系統(tǒng)功耗要求，MCU在待機(jī)模式下不能工作。如何通過長按按鍵開啟系統(tǒng)，并能夠在釋放按鍵后系統(tǒng)也能正常工作？然后在開機(jī)后，再次長按按鍵后又可以進(jìn)入0uA的超低功耗下面待機(jī)。

　　MCU按其存儲器類型可分為無片內(nèi)ROM型和帶片內(nèi)ROM型兩種。對于無片內(nèi)ROM型的芯片，必須外接EPROM才能應(yīng)用（典型芯片為8031）。帶片內(nèi)ROM型的芯片又分為片內(nèi)EPROM型（典型芯片為87C51）、MASK片內(nèi)掩模ROM型（典型芯片為8051）、片內(nèi)FLASH型（典型芯片為89C51）等類型，一些公司還推出帶有片內(nèi)性可編程ROM（One Time Programming, OTP）的芯片（典型芯片為97C51）。MASKROM的MCU價格便宜，但程序在出廠時已經(jīng)固化，適合程序固定不變的應(yīng)用場合；FALSHROM的MCU程序可以反復(fù)擦寫，靈活性很強(qiáng)，但價格較高，適合對價格不敏感的應(yīng)用場合或做開發(fā)用途；OTPROM的MCU價格介于前兩者之間，同時又擁有性可編程能力，適合既要求一定靈活性，又要求低成本的應(yīng)用場合，尤其是功能不斷翻新、需要迅速量產(chǎn)的電子產(chǎn)品。

　　解決：

　　系統(tǒng)在待機(jī)狀態(tài)時，當(dāng)POWER_KEY1按鍵被長按。Q2導(dǎo)通，電池輸入電壓的高電平信號直接供到MCU芯片電源端，然后MCU一個GPIO端口立即輸出一個高電平使Q2的基極持續(xù)高電平，目的是鎖住Q2持續(xù)工作，這樣MCU就持續(xù)有電供電，這樣，按鍵即使被釋放后，也能保證系統(tǒng)一直處于工作狀態(tài)。

　　當(dāng)需要關(guān)閉系統(tǒng)時，還是長按POWER_KEY1按鍵，這樣會通過INT0中斷檢測到這個中斷，然后GPIO不在輸出高電平鎖存Q2的基極，這樣松口當(dāng)POWER_KEY1就可以關(guān)閉系統(tǒng)了。這樣關(guān)閉系統(tǒng)后，也沒什么功耗了，

　　注：下圖只是提供一個思路，這個電路還有待完善，GPIO這樣連接是否安全，比如Q2換用MOS管，各個電阻的值也要根據(jù)實際電路選區(qū)，或增加電阻，電容等器件，這個系統(tǒng)才能完美工作！

　　三：設(shè)計低功耗常用思路

　　如何利用萬用表測試一臺機(jī)器在穩(wěn)定電壓下的功耗：把FLUK萬用表跳到電流檔（注意表筆的插頭搖換到電流檔）的紅表筆接到電源的正極（用黑表筆接正也不會有危險），然后用黑表筆接到機(jī)器的正極，然后把電源的負(fù)極接到機(jī)器的地端，就可以測電流了。

　　四：設(shè)計低功耗常用思路

　　降低功耗不光能夠大大的節(jié)約電能還能簡化電源部分的設(shè)計，甚至可以用于手持設(shè)備上面使用，這些都已經(jīng)越來越成為未來產(chǎn) 品的設(shè)計方向了^_^

　　1 降低功耗從MCU選型開始，一開始選型的時候就應(yīng)該考慮選擇低功耗的MCU比如MSP430一類的為低功耗設(shè)計的CPU. 強(qiáng)烈不建議使用51一方面是因為51速度慢，還有一點就是51的運算速度實在是太慢了，很多運算用51都需要很高的 主頻而主頻高了就意味著高的功耗。

　　2 選擇器件用電電壓，很明顯降低器件的用電電壓能夠明顯的降低器件的耗電比如說ATmega8和ATmega88雖然芯片大致內(nèi)部結(jié)構(gòu) 一致但是后者可以工作在1.8V的超低電壓下而前者就不行，綜合考慮下當(dāng)然還是選擇后者。

　　3 盡量降低器件的工作頻率，大家都知道CMOS電路的工作電流主要來此于開關(guān)轉(zhuǎn)換時對后輸入端的電容充放電，如果能夠 降低MCU的工作頻率自然耗電也就下來了。要知道當(dāng)AVR工作在32.768Hz時和工作在20Mhz時的工作電流差異可不是一般的小啊 .

　　4 盡量使用中斷讓處理器進(jìn)入更深的睡眠，眾所周知睡眠模式和掉電模式能夠大大的降低MCU的工作電流，聰明的單片機(jī)設(shè)計師能夠充分的利用MCU的中斷功能讓MCU周期性的工作和睡眠從而大大的降低MCU的工作電流。

　　5 盡量關(guān)閉MCU內(nèi)部不用的資源，這個嗎，地球人都知道的好處，我說這個有點像廢話一樣，不用的東西你干嗎開著呢 ?比如ATmega8內(nèi)部的模擬比較器，默認(rèn)是開著的還有ATmega88內(nèi)部的大多數(shù)資源都可以在不用的時候用軟件關(guān)閉。

　　6 盡量使用VMOS做為外部功率擴(kuò)展器件，道理很簡單VMOS驅(qū)動的時候是電壓行器件驅(qū)動是幾乎不產(chǎn)生功耗，要比普通的晶體管 省電多了。而且由于VMOS的導(dǎo)通內(nèi)阻低通常只有幾十個毫歐，在小電流的時候器件自身發(fā)熱也小，尤其是小電流是效率遠(yuǎn)比 傳統(tǒng)晶體管要高的多的多。這里還是建議使用高速VMOS,因為高速VMOS在開關(guān)速度相當(dāng)高的PWM時效率會更高。

　　7 片外IC的電源都能由MCU的IO控制比如說我們常用的24C02,由于它是掉電記憶的，所以我們完全可以在它不工作的時候 對它關(guān)電源，以節(jié)約電流還有比如說我們常用的6116的SRAM我們完全可以用單片機(jī)來控制它的片選端口來控制它的工作與休 眠從而節(jié)約電流。

　　8 這招也是毒辣的一招通常我們驅(qū)動一些LED器件，完全可以通過PWM來控制從而省略限流電阻，要知道當(dāng)器件選定后它的內(nèi) 阻也就已經(jīng)確定，如果用戶使用的是電池，我們完全還可以不定期的對電池電壓進(jìn)行檢測然后改變占空比，從而恒定負(fù)載上 面的電壓，達(dá)到電源的利用率。