嵌入式微控制器在电子设备中的使用越来越多，再加上全球能源危机，电子工程师需要关注这些设备当前被忽视的节能特性。史视角在1976年推出了新的Cray1计算机。时，它具有160 MIP的处理能力，时钟频率为80 MHz，因此获得了“超级计算机”的称号。算能力并不是打破所有记录的唯一功能：Cray1需要115千瓦的功率，而且盒子不比英国的电话盒大。防止熔化，必须将氟利昂高功率制冷装置集成到整个结构中。当前技术相比，ParallaxPropeller控制器是32位和64位Cray总线机器，但它也以80 MHz时钟速率处理160 MIP。了外形尺寸之外的显着差异是实现该性能所需的功率。均螺旋桨消耗为1 W，许多新设备提供更好的性能。输入的64位双核Intel AtomPC处理器的功耗非常小，以至于它所连接的传感器的插件扩展模块没有检测到它是否已打开电源。VLSI技术的出现将不可避免地为计算机带来更大的处理能力和功率。一批NMOS芯片让位于具有较低功率要求的CMOS。
CMOS的一个特征是仅在逻辑器件改变状态时才获得大量电流。意味着时钟越快，给定微控制器的平均功耗就越高。此，MCU将有两个影响功率预算的因素：静态和动态。
低静态电压即使时钟关闭，设备仍然可以通过此漏洞消耗电力。较新的器件中，单电路元件紧密组装以降低绝缘电阻和电源电压。在通常在 1.8V运行逻辑，电压低至 0.9V。如，Microchip PIC nanoWattXLPP系列微控制器的工作电压范围为 2.5至 5.5V，最大时钟频率为32MHz。果您设法处理16 MHz，电源电压可降至 1.8V（假设器件也可在此低电压下工作）。降低了与电压和频率相关的能量消耗。态频率降低如果没有可用的特殊省电模式，请考虑使用与分配时间内的预定任务尽可能兼容的最低时钟速度。些东西就像电视遥控器一样简单，就像32 kHz的水晶频率“手表”。态电压扩展在更复杂的情况下，由于处理负载不同以及在高速运行期间需要保持高速运行，这些固定或静态解决方案可能不适用。这些情况下，可以使用称为动态电压调节（DVS）的技术，该技术使用软件来分析处理器要求并相应地改变时钟速度和电源电压。是，节能计算非常复杂，需要考虑许多因素，例如内存使用情况。燕和第一个备用微指令没有特定的节能操作模式：可能是因为处理能力太低，以至于人们认为允许的应用程序处理器“小”不存在！数字便携式电池工具的发明彻底改变了这种情况。机的设计应该导致节能MCU和电池技术的发展。早的待机模式MCU之一是Intel80C51。设备引入了完整的省电模式菜单，其中大部分都包括在不使用时自动关闭的功能。多数微控制器现在用于“实时”控制情况，需要立即激活活动，然后长时间不活动。
视遥控器是在按下按钮之前处理器完全关闭的典型情况。均功耗并不比电池的自放电率高很多。来越多的实时系统正在从单一中央处理器模式转变为中央高级控制器提供一些“智能”传感器数据的模式。接到每个传感器的MCU可以定期执行模拟采样，执行数字信号处理（DSP），然后将结果发送到串行总线。这种情况下，传感器的MCU在每个采样间隔由定时器“唤醒”。们会好奇：基于CortexM0内核，您选择的简单8位微控制器或更快的32位逻辑，8位MCU似乎更高效，因为它更便宜并优化了可用的处理。间。是，32位器件在平均功耗方面提供了更好的性能，因为它们可以快速执行任务然后进入休眠状态（参见图1）。使使用这种技术也要小心：有一个最佳的时钟速度，但不一定是最高速度。句话说，使用最快的时钟在最短的时间内运行作业并不总能产生最低的平均功耗。运的是，基于8位传统设备的大多数速度增加正在转向更强大的指令集，例如32位单周期乘法。是，恒温阀芯如果您需要在保持软件兼容性的同时升级旧的基于8051的设计，请不要气馁：8051内核可显着提高运行时效率（每条指令的时钟周期更短），以及整体时钟速度非常好。大的改进。如，Silicon Laboratories系列提供最多100 MIP的单周期指令。醒时间是使用睡眠模式时需要考虑的重要因素。荡器需要几毫秒才能获得稳定的输出，这是浪费时间和精力。果负载周期很短，MCU很难唤醒，直到下一个唤醒呼叫到来。Microchip的nanoWatt微控制器具有“小”模式，允许处理器的时钟以低于外设时钟的速率运行。设备需要全速运行时，这非常有效，但在设备关闭之前处理器没有太多工作要做。少功率损耗您的微控制器系统设计为功耗更低，但功耗却如何呢？如果您是老手，可以直接使用可靠的78xx系列线性稳压器，但即使这种方法仍然很受欢迎，现在认为已经完全过时了。
使成本较高，仍然使用更新的LDO（低压差）类型。 5V输出稳压器的电压降为2V，这意味着输入所需的最小电压为 7V。最小功率为2 W时，高达1 A的电流被浪费为热量，散热器几乎是必不可少的设备。多数类型的LDO将电压降降至300 mV。意味着可以使用低压电源来减少浪费。好的是，开关稳压器提供了卓越的效率。请注意，UEP评估应由峰值（而不是平均）峰值功耗决定。后，将返回电阻连接到所有未使用的I / O输入。动输入的不规则噪声可以切换内部电路，即使产生的信号被阻断，也会导致寄生操作，这会导致总电流的不稳定。些器件具有内部“低拉伸强度”，但他们对效率的看法不同，许多开发人员坚持使用外部电阻器。论目前，能源消耗已成为每个人的首要关注点。对全国市场上电子设备的日益增长，设计人员必须认识到能源消耗将成为他们项目的关键因素。
运的是，电池供电设备的低能耗要求导致了几年前的节能芯片设计过程。在，新的芯片技术与节能技术相结合可以帮助减少功率器件的浪费。
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