微控制器应用中的功耗优化技术

1. 引言

　　许多应用依靠微控制器来提供高MOD能，同时最大限度地降低功耗。微控制器的总体功耗取决于设备的功能和设计师对如何利用设备功能的理解。本文简要介绍影响功耗的硅技术元素，提供如何在普通设计中利用硅技术的指南，最后详细介绍如何利用飞思卡尔S12XE双核微控制器的特殊功能来优化功耗。

2. 功耗模式

　嵌入式应用的运行行为可以分为两大运行状态，即所谓的“运行模式”和“低功耗模式”。在运行模式中，应用全面运行，并从电源获取电流来执行其功能。在低功耗模式中，应用通常处于修面状态，将功率降到尽可能低的水平。

　　集成电路设计的两个不同特征会影响两种不同运行状态。对这种根本影响的全面了解可能会对应用的最终功率要求产生极大影响。

3. 集成电路工作

　　图1显示了CMOS设计中常用的一种简化的逆变电路。该电路依赖两个根据输入信号开启或关闭的MOSFET。在稳态情况下，图中显示的T1处于打开状态，T2处于关闭状态。从理论上讲，电流不会通过T2，但实际上会有少量电流漏过此门。这被称为阈下或信道漏电，其具体数值取决于晶体管的设计，尤其是晶体管的工作电压。该门内有寄生二极管产生的次要影响，寄生二极管位于晶体管和晶体管所在的底板之间。

　　通过合理的设计和生产流程可以最大限度地减少这种影响导致的漏电。然而，由于漏电的本质特点，具体电流强度在温度变化时是高度非线MOD的。在周围环境温度较低的情况下，停止电流（stop current）可能非常小——微控制器约为20–30 μA。然而，在温度为125