在電源模塊電池供電的微控制器應(yīng)用中，節(jié)約能源至關(guān)重要。通過(guò)減少電流消耗，來(lái)減少電池充電次數(shù)和更換時(shí)間。微控制器軟件設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則，以減少當(dāng)前的消耗:
利用低能量外圍設(shè)備
關(guān)閉未使用的模塊/外圍設(shè)備
禁用時(shí)鐘到未使用的模塊/外圍設(shè)備
減小時(shí)鐘頻率
操作電壓降低
優(yōu)化代碼
節(jié)約能源最有效的方法就是盡可能少的在活動(dòng)模式下花費(fèi)時(shí)間。
五種定制的能量模式允許微控制器在任何給定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行在能量最優(yōu)狀態(tài)。
所有的外圍設(shè)備都是基于能源消耗而建立的，并可在各種能源模式下使用。只要有可能，選擇適當(dāng)?shù)耐鈬O(shè)備，讓它在CPU休眠(或執(zhí)行其他任務(wù))的同時(shí)進(jìn)行工作。
幾個(gè)例子:
使用RTC并睡覺(jué)，而不是等待某種循環(huán)
使用DMA在內(nèi)存和U(S)之間傳輸數(shù)據(jù)
使用低能量傳感器接口(LESENSE)監(jiān)控傳感器，而不是喚醒和輪詢
在每個(gè)微控制器應(yīng)用程序的任何給定時(shí)間，都有不使用的模塊/外圍設(shè)備。把這些關(guān)掉，節(jié)省能源。這也適用于CPU本身。如果核心是空閑的(例如等待數(shù)據(jù)接收)，則可以關(guān)閉它并保存能量。這是不同的EFM32能量模式的主要特征之一。當(dāng)禁用外圍設(shè)備時(shí)，記得要考慮啟動(dòng)和停止條件。例如，如果完全關(guān)閉，ADC需要一些時(shí)間預(yù)熱，才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。同樣，應(yīng)該允許在進(jìn)度上進(jìn)行USART同步傳輸。這樣，接收器的移位寄存器就不會(huì)處于不確定狀態(tài)。
即使一個(gè)模塊/外圍設(shè)備被禁用(例如，TIMER0停止)，如果它的時(shí)鐘正在運(yùn)行，該模塊中的各種電路仍然會(huì)消耗能量。因此，關(guān)閉所有未使用模塊的時(shí)鐘是很重要的。
電流以時(shí)鐘頻率繪制刻度。一般來(lái)說(shuō)，某個(gè)任務(wù)或外圍設(shè)備應(yīng)該以盡可能低的頻率運(yùn)行。
例如，如果一個(gè)計(jì)時(shí)器每隔幾毫秒就請(qǐng)求中斷，那么它應(yīng)該被鎖定在幾個(gè)kHz而不是幾個(gè)MHz。這很容易通過(guò)CMU中的預(yù)縮放功能實(shí)現(xiàn)。同樣，對(duì)于CPU頻率選擇的一種方法是，它應(yīng)該如此低，以至于CPU不會(huì)空閑(應(yīng)該添加一些空白)。然而，在許多情況下，最好快速完成當(dāng)前任務(wù)，然后進(jìn)入合適的能源模式，直到必須處理新任務(wù)。
通過(guò)降低工作電壓，能耗進(jìn)一步降低。微控制器的Gecko系列可以在低電壓下運(yùn)行。每個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)表中都有絕對(duì)的最小值
優(yōu)化代碼通常會(huì)通過(guò)提高程序的速度和效率來(lái)降低能耗。
一個(gè)更快的程序在主動(dòng)模式中花費(fèi)的時(shí)間更少，而在一個(gè)更高效的程序中，每一個(gè)任務(wù)執(zhí)行的指令都更少。優(yōu)化代碼的一種簡(jiǎn)單方法是在發(fā)布模式中以最高的優(yōu)化設(shè)置而不是在調(diào)試模式下構(gòu)建它。
CPU活動(dòng)和外圍設(shè)備和時(shí)鐘的可用性在每一種能源模式中都是不同的。下面將簡(jiǎn)要討論這些問(wèn)題。EFR32提供的功能使得配置低能耗的外圍設(shè)備和在能源模式之間切換變得更加容易。
下面我們來(lái)看看幾種模式：
這是默認(rèn)模式。在這種模式下，CPU獲取并執(zhí)行來(lái)自flash或RAM的指令，所有外圍設(shè)備都可能被啟用，運(yùn)行功耗僅為 63 μA/MHz
在睡眠模式下，CPU的時(shí)鐘被禁用。所有外圍設(shè)備，以及RAM和flash都是可用的。通過(guò)使用外圍反射系統(tǒng)(PRS)和DMA，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作的自動(dòng)執(zhí)行。例如，計(jì)時(shí)器可能會(huì)在常規(guī)間隔觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成時(shí)，結(jié)果被DMA移動(dòng)到RAM。當(dāng)執(zhí)行了給定數(shù)量的轉(zhuǎn)換時(shí)，DMA可能請(qǐng)求并中斷來(lái)喚醒CPU。通過(guò)執(zhí)行“等待中斷(WFI)”來(lái)輸入睡眠模式或“等待事件(WFE)”指令。使用函數(shù)EMU_EnterEM1()進(jìn)入睡眠模式
在深度睡眠模式下，沒(méi)有高頻振蕩器運(yùn)行，這意味著只有異步和低頻外圍設(shè)備可用。這種模式進(jìn)一步提高了能源效率，同時(shí)仍然允許一系列活動(dòng)，包括使用:
低能量傳感器接口(LESENSE)監(jiān)控傳感器，
液晶顯示器驅(qū)動(dòng)液晶顯示器，
接收或傳輸一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的LEUART，
執(zhí)行地址匹配檢查，
RTC在程序編碼后喚醒CPU，
模擬比較器(ACMP)，將電壓與編程閾值進(jìn)行比較
一個(gè)GPIO來(lái)檢查I / O線上的轉(zhuǎn)換。
深度睡眠模式是在系統(tǒng)控制寄存器(SCR)中首先設(shè)置睡眠深度，然后執(zhí)行“等待中斷(WFI)”或“等待事件(WFE)””指令。使用函數(shù)EMU_EnterEM2()進(jìn)入深度睡眠模式
停止模式與深度睡眠模式不同的是，沒(méi)有振蕩器(ULFRCO或AUXHFRCO除外)正在運(yùn)行。模塊/功能，如果出現(xiàn)在設(shè)備上，當(dāng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘源保持活躍時(shí)，通常仍然可以在停止模式下使用:
I2C地址
監(jiān)督
GPIO中斷
脈沖計(jì)數(shù)器(資金)
低能計(jì)時(shí)器(LETIMER)
低能量傳感器接口(LESENSE)
實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器和日歷(RTCC)
模擬比較器(ACMP)
電壓監(jiān)控(VMON)
超低能耗定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(CRYOTIMER)
溫度傳感器
停止模式與深度睡眠模式相同，只是低頻振蕩器必須手動(dòng)禁用。
該功能被稱(chēng)為EFM32的hibernate模式和無(wú)線SoC系列1，并使用專(zhuān)用控制寄存器邏輯啟用。將0x2、0x3、0x2、0x3、0x2、0x3、0x2、0x2、0x2、0x2、0x2序列寫(xiě)入EMU_EM4CTRL寄存器中的EM4ENTRY位字段，在設(shè)置EM4STATE位時(shí)將該設(shè)備放置在hibernate模式中;否則,該設(shè)備像往常一樣進(jìn)入關(guān)閉模式。在休眠模式下，大多數(shù)外圍設(shè)備都關(guān)閉以減少泄漏功率。有一些選定的外圍設(shè)備可用。系統(tǒng)內(nèi)存和寄存器不保留值。保留了GPIO PAD狀態(tài)和RTCC RAM。從EM4休眠中醒來(lái)需要一個(gè)重置到系統(tǒng)，返回到EM0活動(dòng)。休眠模式喚醒是可能的，從相同的關(guān)閉模式的權(quán)力循環(huán)，nRESET，和用戶指定的pin源，以及:
RTCC
CRYOTIMER
監(jiān)控電源的上升或下降(VMON)
測(cè)量定義范圍之外的溫度(TEMPCHANGE)
關(guān)閉模式是EFM32系列0,EFM32或無(wú)線SoC系列1單片機(jī)的最低能量狀態(tài)。
電源被關(guān)閉到大多數(shù)設(shè)備，包括內(nèi)部RAM，所有時(shí)鐘都是禁用的。只有恢復(fù)邏輯，如果顯式啟用GPIO pad狀態(tài)，則保留。從關(guān)閉模式中醒來(lái)總是需要重置。當(dāng)重置從RESETn大頭針或通過(guò)為這個(gè)目的明確啟用的一組特定于設(shè)備的引腳之一時(shí)，關(guān)閉模式下的當(dāng)前繪制可以低至20na。一些設(shè)備可以替代基于pin的喚醒;然而，從這些源中醒來(lái)需要一個(gè)低頻振蕩器保持激活，增加當(dāng)前的吸引力。
