MCU系统中软硬件降低功耗的几种方法

此篇文章在2023年12月28日被记录

1、前言

MCU系统中的低功耗功能非常重要，如果你的MCU系统供电方式是连接市电，降低功耗可以减少发热，延长使用寿命；如果你的设备是移动端设备，使用小型电池供电，那么低功耗的意义就更大了，更低的功耗可以延长使用时长，提高用户体验。

2、硬件降低功耗的方式

• 正确合理的配置IO：
  一般的IO的内部或者外部都会有上下拉电阻，举个例子，假如某个IO口有个10KΩ的上拉电阻，把引脚拉到3.3V，如果IO口被设置成输出低电平，根据欧姆定律，此引脚就会消耗3.3V/10K=0.33mA的电流，假如有四、五个这样的IO口，会有几个ma的额外功耗
• 外围芯片独立供电：
  假设系统中有一个GPS芯片需要供电，在硬件设计时应该考虑这个GPS芯片单独用一个供电芯片供电，软件可以在不使用GPS功能时将芯片关掉

3、软件降低功耗的方式：

• 降低MCU主频：
  降低MCU主频通常来说可以显著降低MCU的功耗，合适的业务匹配合适的主频，如果运行一段复杂的算法，可以将主频提高，如果只是做简单的检测任务，则可以将主频降低
• 在MCU空闲时，将MCU进入休眠状态：
  假设我们的业务中存在一个按键检测任务，在按键按下后，改变LED状态，我们可以将业务修改为休眠50ms醒来检测一次，业务运行结束后立刻进入休眠
• 使用freertos的tickless机制(与上一个方法类似)：
  freertos可以在空闲的状态下控制MCU进入睡眠模式，freertos在睡眠控制更加合理，关于tickless更详细的解释和使用，可以参考我以前的文章Freertos使用tickless
• 合理控制芯片休眠与工作：
  在不使用外围芯片时将其下电或者进入低功耗状态：比如有一个业务是通过陀螺仪判断角度，在角度大于某个值时发出警报，那就可以将业务修改为每20ms唤醒起来读取角度，然后进入休眠
• 合理使用外设：
  与上类似，在陀螺仪进入休眠时，我们可以顺带将MCU上与陀螺仪通信的接口deinit，降低MCU功耗；又比如周期使用ADC读取电池电压时，在读取前初始化使能ADC，在读取完成后失能ADC

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以上方法都可以有效降低MCU功耗，但是我这篇文章看起来怎么一股子AI味~