消除现实世界中超低功耗嵌入式设计的隐患(06-100)

　　架构影响

　　在项目开始之前，我们通常需要执行一系列专用基准，以分析指定架构在代码密度与周期数量方面的整体效率。通过这个步骤，设计人员应当检验关键的可重入代码路径，以便深入了解可能架构对具体应用产生的影响。

　　处理集成A/D转换器外设的中断服务程序是可重入代码的一个好例子。下面的程序说明了可同时在工作文件型8位RISC CPU 与基于寄存器的16位RISC CUP架构中传输 10 位 A/D 数据所需的指令。8 位架构采用单个工作文件累加器，数据必须通过该工作文件累加器进行传输。此类架构与基于 16 位寄存器的 CPU 相比需要更多的 CPU开销，因为后者允许直接存储器对传输进行存储。从此例可以看出，16位架构所需代码更少，功能执行速度快 4 倍，从而缩短了运行时间，降低了功耗。

　　上述 A/D 转换器实例仅对 CPU 处理数据能力的差异进行了对比。而同样重要的是 A/D 转换器外设具备可以降低服务需求的特性。如自动通道扫描、基于定时器的SOC 触发器以及转换输出的直接传输等特性可以将 CPU 开销基本上降低至零，从而有效地将功耗降低至仅为 A/D 转换器自身的功耗。

　　最终清单

　　针对具体应用选择超低功耗 MCU 将是一件耗时而又困难的工作。花些时间来了解各种 MCU 的架构特性，可以使设计满足苛刻的功率预算要求。

　　以下清单为实现基于超低功耗 MCU 的设计提供了部分指导原则：

　　·考虑采用永久锂电池；

　　·采用多种工作模式；

　　·尽可能降低待机功耗；

　　·采用即时启动且稳定的高速振荡器；

　　·在功率预算中考虑欠压保护功能；

　　·兼顾端口引脚泄漏；

　　·采用可最小化每项任务周期数 (cycles per task) 的 CPU；

　　·提供可以降低开销的智能外设。