突破电路设计桎梏　32位元MCU功耗再降

　　．深层待机模式

　　CPU内核及所有时脉源关闭，关闭RAM及LDO、BOD等所有周边电路的电源，仅I/O接脚（或部分I/O接脚）持续供电，由I/O接脚或重置（Reset）接脚唤醒CPU。因为此模式下，RAM的资料已丢失，通常会进行内部电源切割，提供数十个状态记录暂存器，做为系统重启时的初始状态参考源。此模式的优点是更低的静态电流，通常仅需100？500奈安培，其缺点是并非所有的应用都可以忍受RAM资料丢失及系统重启。

　　电源系统的考量

　　在多电源系统的应用上，必须考虑低功耗MCU的内部电源规画或自动切换，以下以市电/备用电池双电源系统及内建通用序列汇流排（USB）介面，但平常由电池供电的行动装置来举例说明。

　　．市电/备用电池双电源系统

　　MCU平常由市电经由交直流转换电路供电，当市电断电时，经由连接在备用电源的独立供电接脚进行供电，同时在MCU内部进行电源切割，并提供一个可靠的备用电源自动切换开关，确保市电正常供电时备用电池不会持续被消耗。

　　但仔细考虑，其实有两种状况可能发生，一种是备用电池仅供电给部分低耗电的周边电路，如32.768kHz晶振、RTC时脉电路、资料备份暂存器等。当市电来时，MCU将重新启动；另外一种状况是当市电断电时，有可能MCU及部分周边电路会被唤醒工作，然后再次进入待机模式。智慧型电表就是此类应用的典型代表。在此种应用中，备用电池须要供电给整颗MCU，所以电源自动切换开关必须能承受更高的电流，相对成本也较高。

　　．内建USB介面行动装置

　　此类装置平时由两节电池供电或锂电池供电，工作电压可能为2.2？3伏特，当连接到USB时，USB介面转由VBUS供电。此类低功耗MCU如果没有内建5伏特转3伏特的USB介面，LDO将会产生下列问题，当连接USB时，必须由外挂的LDO将USB VBUS的5伏特电源转换为3伏特电源，同时提供给MCU VDD及USB介面电路，但又必须避免LDO输出的3伏特电源，与离线操作时的电池电源发生冲突，将会须要外加电源管理电路，增加系统成本及复杂度。

　　丰富的唤醒机制及快速唤醒时间

　　有许多的系统应用场合，须由外部的单一讯号、键盘或甚至串列通讯讯号，激发MCU启动整体系统的运作。在未被激发的时候，MCU或甚至大部分的整机须处于最低耗电的待机状态，以延长电池的寿命。

　　能够在各式需求下被唤醒，也成为MCU的重要特征。MCU能拥有各式不同的唤醒方式，包括各I/O可做为激发唤醒的通道，或是由内部整合电路（I2C）、通用异步收发器（UART）、串列周边介面（SPI）的通道做为被外界元件触发唤醒，或使用内、外部的超低耗电时脉源，透过计时器来计时唤醒。诸多的唤醒机制，只要运用得当，并配合MCU的低耗电操作切换模式，可使MCU几乎时时处于极低功耗的状况。

　　配有快速、高效率内核的MCU，可以在每次唤醒的当下短暂时间里，完成应有的运作与反应，并再次进入深层的低待机模式，以此达到平均耗能下降的目的。但是，若唤醒后开始执行微指令的时间因为某些因素而拖延得很长，将会使降低总体耗电的目标大打折扣，甚至达不到系统反应的要求。因此，有些MCU配合起振时间的改进，及逻辑设计的配合，使得唤醒后执行指令的时间至少降到数个微秒之内。
低功耗类比周边及记忆体e#

　　低功耗类比周边及记忆体

　　低功耗MCU在运行时，除了CPU内核及被启动的数位周边电路在工作外，愈来愈多被整合到内部的类比周边电路亦是耗电的主要来源。以最简单的执行序来分析运行功耗，共包含下列耗电来源：CPU内核、时脉振荡器、嵌入式闪存记忆体及LDO本身的消耗电流。代入以下典型值数据将会更清楚显示各个部分对耗电的影响：