嵌入式系统低功耗电路设计
工程硕士班李隽鹏学号：学号：05130020
f经过近几年的快速发展，嵌人式系统Embeddedsystem已经成为电子信息产业中最具增长力的一个分支1，在嵌人式系统的设计中，低功耗设计LowPowerDesig
是嵌人式系统必须解决的问题，原因在于嵌人式系统被广泛应用于便携式和移动性较强的产品中，而这些产品不是一直都有充足的电源应，往往是靠电池来供电，需要从每一个细节来考虑降低功率消耗，从而尽可能地延长电池使用时间．事实上，从全局来考虑低功耗设计已经成为了一个越来越迫切的问题．1低功耗设计分析一个低功耗系统，每一微安电流对系统都很重要，尽量要减少功率消耗．在一个器件中，功耗通常用电流消耗来表示．式1表明消耗的电流与器件特性之间的关系：ICCC∫Vda≈△VCf式中：Icc为器件消耗的电流；△N为电压变化的幅值；C为器件电容和输出容性负载的大小；f为是器件运行频率从式1可以得到降低系统功耗的理论依据．将器件供电电压从5V降低3V，可以至少降低40％的功耗．降低器件的工作频率，也能成比例地降低功耗．MCU的器件电流Icc包括两部分：核fl电流ICORE和I／O电流，即：IccICOREI／02核心电流是内部晶体管开关和内部电容充放电所消耗的电流，占有器件电流的较大比例．ICOREVccCEQf3式中：Vcc为器件工作电压；CEQ为内部结点和走线的电容，是器件的固有属性，可由式3在一定的电流、电压和频率测试值下计算出来；f是核心工作频率．I／电流主要是地址／数据总线、RD、WR和ALE信号消耗的电流，在器件电流中占的比例较小，其数值有以下经验公式：IIOIREAD0．8IWRITE0．2ICONTROL4IREAD、IWRITE分别是读写状态的I／O电流；ICONTROL控制信号RD、ALE的电流．WR、以写状态I／0电流为例：IWRITEVCf1／
XY5式中：VVcc；C是每个引脚的负载电容和电路板的线路电容，大约0．79pF／cm；f是CPU工作频率；Tt24，每个总线周期所花费的机器周期数；X是寻址阶段变化的引脚数；Y是传输数据阶段变化引脚数．本文以手持数据传输设备为例，分析低功耗设备应该考虑的问题．2设备组成该低功耗手持数据传输设备是一种具有RS一485、RS一422、RS一232通讯功能的手持式设定器．如图1，设备由5部分电路组成，嵌入式MCU、TPS60101电源控制电路、串行EEPROM、输入饰出电路、和总线接口电路．系统工作时通过输入出电路接受使用者的指令，MCU在串行EEPROM中存取数据，通过总线接口电路实现对发送或接收，来更改或保存现场交联设备的数据．该手持式r