[發明專利]單片機系統低功耗設計方法

無效

• 申請號: 201310359248.2
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN104375619A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 程明
• 申請（專利權）人: 天津市彪仕奇科技發展有限公司
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及領域屬于機械設備設計，具體的說涉及一種單片機系統低功耗設計方法。

背景技術

當前，隨著我國電子計算機和半導體技術的發展，基于單片機系統的集成電子產品進入了大規模的產業化生產階段，人們日常生活中，也越來越多的使用集成化的單片機系統產品。與此同時，人們對單片機系統的低功耗要求也逐漸被設計者重視，究其原因，主要有以下點：人們對單片機系統低功耗的要求與當今社會節約能源資源，提高能源資源利用率的主題相吻合；采用低功耗設計的單片機系統，其使用壽命更長，大大減少能源資源的浪費，有利于環境保護；低功耗系統單片機的市場競爭能力更強，更容易受到人們的青睞，經濟效益可觀。目前，我國正在大力實施科技技術創新，單片機系統的低功耗設計也越來越受到人們的重視，低功耗設計理念得到了大力推廣與應用。

發明內容

所謂的單片機低功耗系統是指以單片機系統的能量消耗為主要的技術指標，考察不同單片機系統在單位時間內所消耗的能量，以此作為衡量單片機系統的性能優劣。

在集成電路中，常用的兩種邏輯電路類型分別是TTL電路和CMOS電路。不論設計者采用何種電路，只要電路中有電路流過，即會產生電路功耗。對一般的集成電路來說，電路功耗分為靜態功耗和動態功耗，靜態功耗是當電路狀態未發生翻轉時的電路功耗。動態功耗是當電路狀態值發生翻轉時所產生的功耗，TTL電路和CMOS電路的根本差異在于由于構成二者電路的器件本質不同，它們的動態和靜態功耗有很大不同。具體來說，CMOS電路為電壓控制型，在靜態時其功耗為電路泄露電流，而且只在動態時才出現功耗，一般為10μW，而TTL電路的的功耗在動態時可以達到10mW，此外，CMOS電路的工作電壓范圍寬，可以在3～18V電壓范圍內正常工作，而TTL電路的工作電壓固定為5V。

附圖說明

圖1為實用型結構示意圖。

具體實施方式

降壓降耗法：在單片機系統工作過程中，根據負載實際情況，采用數字電路和模擬電路的混合控制法，調節系統或其中某些部件的工作電壓，使工作電壓連續變化，從而達到降低能耗的目的。

降頻降耗法：在單片機系統工作過程中，根據負載實際情況，采用倍比變化，調節整個系統或其中某些部件的工作頻率，從而達到降低能耗的目的。

在對單片機系統進行低功耗系統設計時，需要明確的是首先需要將那些功耗大、使用次數少的器件停止，通過使用I/O端口的斷電功能實現，然后才考慮進行低功耗的設計。

在系統硬件支持下，單片機系統的軟件設計以盡量節約電源消耗為目的。一方面盡量減少CPU運行時間，使CPU較長地處于空閑方式或掉電方式可以大大降低電源功率消耗。此外，采用更加快速的算法，使得CPU在較短時間內完成信息處理和計算任務。另一方面將整個軟件系統設計成主程序和中斷子程序結構，當主程序完成系統初始化以后，CPU即進入掉電模式，然后準備接受中斷程序，避免采用過多的循環程序，保證系統絕大多數時間處于掉電狀態，減少了功率消耗。軟件低功耗設計還包括對外圍器件的功耗管理軟件設計，合理的根據CPU的運行狀況，打開或者關斷外圍器件的供電開關，進行電源分配管理。

在系統硬件支持下，單片機系統的軟件設計以盡量節約電源消耗為目的。一方面盡量減少CPU運行時間，使CPU較長地處于空閑方式或掉電方式可以大大降低電源功率消耗。此外，采用更加快速的算法，使得CPU在較短時間內完成信息處理和計算任務。另一方面將整個軟件系統設計成主程序和中斷子程序結構，當主程序完成系統初始化以后，CPU即進入掉電模式，然后準備接受中斷程序，避免采用過多的循環程序，保證系統絕大多數時間處于掉電狀態，減少了功率消耗。軟件低功耗設計還包括對外圍器件的功耗管理軟件設計，合理的根據CPU的運行狀況，打開或者關斷外圍器件的供電開關，進行電源分配管理。