TLE7810特有的SBC低功耗设计方法

摘要:低功耗要求是嵌入式系统设计中普遍提出的要求，对提高系统的可靠性与稳定性有着重要意义。首先分析了单片机功耗的主要来源，然后研究了InfineonTLE7810单片机的低功耗设计方案，最后以电动车窗控制器为例介绍了TLE7810低功耗设计方案的具体应用。

关键词: 低功耗；TLE7810；单片机；嵌入式系统；系统基础芯片

LowPower Design Based on TLE7810 SBC
Wu Zhihong, Zhu Miao, Zhu Yuan
(InfineonTongji Microcontroller and Embedded Systems Lab, SinoGerman College of Tongji University, Shanghai 200092, China)
Abstract： Lowpower requirements are common for embedded system design and are of significance to system reliability and stability. The main source of microcontroller power consumption is analyzed, then the lowpower design of Infineon TLE7810 is studied , and finally power window lift is introduced as its specific application.
Key words: lowpower；TLE7810；microcontroller；embedded system；system basis chip

引言

　　近几年来，随着电子技术、信息技术的发展和数字化产品的普及，嵌入式系统被广泛应用到汽车工业、网络、手持通信设备、国防军事、消费电子和自动化控制等各个领域[1]。同时，嵌入式系统设计中的功耗问题也正受到普遍的关注。嵌入式系统一般是由电池来供电的，系统采用低功耗设计，不仅能够延长电池的寿命，而且可以降低系统的热耗，对提高可靠性与稳定性有着重要意义。在这种应用背景下，Infineon、Freescale、Atmel、TI等知名单片机生产厂家纷纷推出功能强大的低功耗单片机。

1 单片机功耗的来源

　　单片机是一种集成度较高的芯片。通常，集成电路的功耗分为静态功耗和动态功耗2部分。静态是指“0”和“1”的恒定状态，当电路没有状态翻转时产生的功耗为静态功耗；动态是指“0”和“1“的跳变状态，当电路状态翻转时产生的功耗为动态功耗[2]。

　　目前绝大多数的单片机都采用CMOS工艺。CMOS电路为电压控制型，一般情况下静态功耗极小。它的动态功耗由瞬时导通功耗和电容充放电功耗2部分组成[2]。在单片机运行时，开关电路不断地由“1”变“0”，由“0”变“1”，内部电容不停地充放电，要实现开关电路快速关断和电容的快速充放电，需要比较大的动态电流[3]。因此CMOS的动态功耗要远大于静态功耗，是单片机功耗的主要来源。动态功耗主要受工作频率和工作电压的影响。

　　通过对单片机功耗来源的分析，可得出结论：要降低单片机系统的功耗，可以采取降低工作频率、降低工作电压和尽可能使电路处于静态的方法。事实上，现有的低功耗单片机也都提供了灵活的时钟方案、电源管理方案，以及低功耗工作模式，在硬件上为降低工作频率、降低工作电压和使电路处于静态工作状态提供了可能。

2 TLE7810简介

　　TLE7810是Infineon公司推出的一款高集成度低成本智能功率芯片，主要应用于汽车工业。其功能模块图如图1所示。它集成了1个支持片上调试功能并且与标准8051单片机兼容的8位微控制器XC866，以及1个SBC（System Basis Chip，系统基础芯片）。这样的结构设计可以满足汽车工业尽乎苛刻的应用条件。同其他厂家的微控制器类似，Infineon XC866也提供了灵活的时钟方案、电源管理方案和低功耗工作模式，本文对这些功能就不再多做介绍，而是着重介绍TLE7810特有的SBC的低功耗设计方案。

图1 TLE7810功能模块图[4]