低功耗实现总结

 

一、STM32F103芯片摘要

        SYSCLK 系统时钟，最大72MHz.
        HCLK ：AHB总线时钟，由系统时钟SYSCLK 分频得到，一般不分频，等于系统时钟经过总线桥AHB–APB；
        通过设置分频，可由HCLK得到 PCLK1与PCLK2时钟；PCLK2是高速时钟，最高可达72MHz，而PCLK1是低速时钟，最大36MHz。PCLK2对应APB2外设。PCLK1对应APB1外设。
        APB2负责AD，I/O，串口1，高级定时器TIM
        APB1负责DA，串口2，3，4，5，普通定时器TIM, USB , IIC , CAN

二、MCU降功耗的几个思路

  2.1、器件选型

              选择低功耗的MCU

  2.2、降低主频

            众所周知，芯片主频越高，功耗越大。降功耗方案一般不使用外部晶振，使用内部晶振，频率选择常用的32768Hz虽然低，却只能得到秒一级别的精度，想得到ms或us级别的精度，大于1M的频率少不了。

  2.3、睡眠模式

            睡眠模式是降功耗的主要方式，MCU可以睡眠模式睡眠，模块也可以睡眠。在外部触发唤醒MCU之后，MCU再唤醒功耗更大的模块，完成功能或通信后，马上又进入睡眠，总之进入睡眠状态自然是省电的。一些模块存在多种睡眠模式，都是为了在不影响功能的前提下更加灵活地来降低功耗。

  2.4、关闭未用资源

             在使用稍复杂一点的MCU时，它本身所带的外设，未使用时一定关闭。使用简单的MCU时，可能所有的功能都是引脚模拟实现，如IIC，SPI，Uart之类，不过也要注意，进入睡眠停止工作之前，应将与之对应的传感器等器件关闭或使其进入PowerDown Mode，唤醒后再做初始化、配置的工作。

  2.5、配置IO口

            前面提到睡眠之前，关闭外部器件，你以为这样就可以了，其实未必。如果某些引脚接了外部上拉电阻，而MCU睡眠时该引脚置低，这样一来，有压差，有电阻，就形成了不必要的功耗。这点容易被忽略，所以各个引脚一定要根据外部电路合理配置。

  2.6、间歇工作原则

          所谓间歇工作，就是劳逸结合，工作休息交替进行，采用切电源的方式，开和关交替执行，这样该器件的功耗就降了一半。如果某器件上电后，需要预热一段时间，那这个方法就行不通了。还有一些电平驱动的元件，给一定占空比的脉冲就可以工作，还可以根据电压调整占空比，平衡负载，实现电源最大利用率，不过这又是一项复杂的工作了。

 

三、关于单片机内部晶振与外部晶振的区别

 

• 单片机晶振简单介绍

        单片机晶振是单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率的部件，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。晶振结合单片机内部电路产生单片机所需要的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行的速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。

 

• 单片机晶振的原理

        单片机晶振一般采用三端式（考毕兹） 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路中，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体后。其中Co,C1,L1,RR是晶体的等效电路。单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。

        分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的，决定振荡频率的整个槽路C=Cbe,Cce,Cv三个串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路的作用就越小。因而能"压控"的频率范围也越小。实际上，由于C1很小（1E-15量级），Co不能忽略（1E-12量级，几PF）。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压（Cbe上的电压）却越来越小，最后导致停振。通过晶振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了吧。采用泛音次数越高的晶振，其等效C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。>单片机晶振的必要性

        简单地说，没有晶振，就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法执行程序代码，单片机就无法工作。晶振就是心跳

• 单片机晶振的作用

        单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。

　　晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

        在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。

• 怎样辨别单片机的内部晶振与外部晶振

单片机的外部晶振稳定，受温度，湿度等环境因素影响比内部振荡器小，精度比较高。而且当设计需要降低功耗时，比如说便携式仪表等，就需要外设晶振，因为内部振荡器不能根据需要停止，而外部晶振可以适时停止，从而进入休眠状态，降低功耗。

而单片机的内部晶振一般不够准确，误差比较大。但是单片机的内部晶振和外部晶振的作用都是一样的，给系统提供时钟。如果对频率要求不高的话（比如不涉及串口通信和精确定时等的话），用内部晶振就足够了，并且这样成本还低。内部时钟，频率受温度等其它影响，但是能省下晶振的钱，还有2个I/O.所以，如果对频率要求不高，一般是优先选用内部振荡。 假如你想要省电，用了SLEEP,那你就不能用内部振荡了，内部振荡会停止！