CN104375619A - 单片机系统低功耗设计方法 - Google Patents

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Abstract

当前，随着我国电子计算机和半导体技术的发展，基于单片机系统的集成电子产品进入了大规模的产业化生产阶段，人们日常生活中，也越来越多的使用集成化的单片机系统产品。与此同时，人们对单片机系统的低功耗要求也逐渐被设计者重视，究其原因，主要有以下点：人们对单片机系统低功耗的要求与当今社会节约能源资源，提高能源资源利用率的主题相吻合；采用低功耗设计的单片机系统，其使用寿命更长，大大减少能源资源的浪费，有利于环境保护；低功耗系统单片机的市场竞争能力更强，更容易受到人们的青睐，经济效益可观。目前，我国正在大力实施科技技术创新，单片机系统的低功耗设计也越来越受到人们的重视，低功耗设计理念得到了大力推广与应用。

Description

单片机系统低功耗设计方法
技术领域
本发明涉及领域属于机械设备设计，具体的说涉及一种单片机系统低功耗设计方法。
背景技术
当前，随着我国电子计算机和半导体技术的发展，基于单片机系统的集成电子产品进入了大规模的产业化生产阶段，人们日常生活中，也越来越多的使用集成化的单片机系统产品。与此同时，人们对单片机系统的低功耗要求也逐渐被设计者重视，究其原因，主要有以下点：人们对单片机系统低功耗的要求与当今社会节约能源资源，提高能源资源利用率的主题相吻合；采用低功耗设计的单片机系统，其使用寿命更长，大大减少能源资源的浪费，有利于环境保护；低功耗系统单片机的市场竞争能力更强，更容易受到人们的青睐，经济效益可观。目前，我国正在大力实施科技技术创新，单片机系统的低功耗设计也越来越受到人们的重视，低功耗设计理念得到了大力推广与应用。
发明内容
所谓的单片机低功耗系统是指以单片机系统的能量消耗为主要的技术指标，考察不同单片机系统在单位时间内所消耗的能量，以此作为衡量单片机系统的性能优劣。
在集成电路中，常用的两种逻辑电路类型分别是TTL电路和CMOS电路。不论设计者采用何种电路，只要电路中有电路流过，即会产生电路功耗。对一般的集成电路来说，电路功耗分为静态功耗和动态功耗，静态功耗是当电路状态未发生翻转时的电路功耗。动态功耗是当电路状态值发生翻转时所产生的功耗，TTL电路和CMOS电路的根本差异在于由于构成二者电路的器件本质不同，它们的动态和静态功耗有很大不同。具体来说，CMOS电路为电压控制型，在静态时其功耗为电路泄露电流，而且只在动态时才出现功耗，一般为10μW，而TTL电路的的功耗在动态时可以达到10mW，此外，CMOS电路的工作电压范围宽，可以在3～18V电压范围内正常工作，而TTL电路的工作电压固定为5V。
附图说明
图1为实用型结构示意图。
具体实施方式
降压降耗法：在单片机系统工作过程中，根据负载实际情况，采用数字电路和模拟电路的混合控制法，调节系统或其中某些部件的工作电压，使工作电压连续变化，从而达到降低能耗的目的。
降频降耗法：在单片机系统工作过程中，根据负载实际情况，采用倍比变化，调节整个系统或其中某些部件的工作频率，从而达到降低能耗的目的。
在对单片机系统进行低功耗系统设计时，需要明确的是首先需要将那些功耗大、使用次数少的器件停止，通过使用I/O端口的断电功能实现，然后才考虑进行低功耗的设计。
在系统硬件支持下，单片机系统的软件设计以尽量节约电源消耗为目的。一方面尽量减少CPU运行时间，使CPU较长地处于空闲方式或掉电方式可以大大降低电源功率消耗。此外，采用更加快速的算法，使得CPU在较短时间内完成信息处理和计算任务。另一方面将整个软件系统设计成主程序和中断子程序结构，当主程序完成系统初始化以后，CPU即进入掉电模式，然后准备接受中断程序，避免采用过多的循环程序，保证系统绝大多数时间处于掉电状态，减少了功率消耗。软件低功耗设计还包括对外围器件的功耗管理软件设计，合理的根据CPU的运行状况，打开或者关断外围器件的供电开关，进行电源分配管理。
在系统硬件支持下，单片机系统的软件设计以尽量节约电源消耗为目的。一方面尽量减少CPU运行时间，使CPU较长地处于空闲方式或掉电方式可以大大降低电源功率消耗。此外，采用更加快速的算法，使得CPU在较短时间内完成信息处理和计算任务。另一方面将整个软件系统设计成主程序和中断子程序结构，当主程序完成系统初始化以后，CPU即进入掉电模式，然后准备接受中断程序，避免采用过多的循环程序，保证系统绝大多数时间处于掉电状态，减少了功率消耗。软件低功耗设计还包括对外围器件的功耗管理软件设计，合理的根据CPU的运行状况，打开或者关断外围器件的供电开关，进行电源分配管理。

Claims (4)

1.所谓的单片机低功耗系统是指以单片机系统的能量消耗为主要的技术指标，考察不同单片机系统在单位时间内所消耗的能量，以此作为衡量单片机系统的性能优劣。
2.根据权利要求1所述的单片机系统低功耗设计方法，其特征在于：单片机系统低功耗的要求与当今社会节约能源资源，提高能源资源利用率的主题相吻合。
3.根据权利要求2所述的单片机系统低功耗设计方法，其特征在于：采用低功耗设计的单片机系统，其使用寿命更长，大大减少能源资源的浪费，有利于环境保护。
4.根据权利要求3所述的单片机系统低功耗设计方法，其特征在于：低功耗系统单片机的市场竞争能力更强，更容易受到人们的青睐，经济效益可观。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107168167A (zh) * 2017-06-05 2017-09-15 刘瑞涛 一种单片机节电方法
CN112630821A (zh) * 2020-12-30 2021-04-09 核工业北京地质研究院 一种应用于地震数据采集的变频控制装置及其控制方法

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