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赋予低功秏系统降秏特性 作者： Atmel 产品营销总监 Andreas Eieland 系统设计过去讲究如何优化速度。但这种情况已经有所变化。现在，系统性能多样，可以处理多个任务， 所以设计师今日的首要挑战是使用最少的能量完成任务 — 而不一定在提于高速度。 电池供电的电子产品中较为多见的电涌使得电池寿命成为了系统设计时需要首先考虑的问题。在极端情况 下，根本不需要耗用电池电量，而是使用当地电源来运行系统 — 这就要求用电非常节省。此外，烟雾探 测器、门锁和工业传感器（4-20 mA 和 10-50 mA ）等设备正在逐渐增多，而这些设备的电源都来自外部， 所以电源受限。 所有这些趋势都指向一个需求，降低电子系统的功耗要求。然而，提供设备必要性能的技术却令功耗的降 低更加艰难。例如，高时钟速度数字 CMOS IC 主要耗用动态电流。即使是在不活动的状态，基于先进制 程的数字电路也会出现显著泄漏。 您可能会想到，只需要选择数据表中功秏最低的设备就可以解决这个问题。但是，高集成度的 IC 都具有 无数运行模式。没有单一的功率指数。因此，选择正确的设备仅仅只是一个开始。您需要的设备应具有最 佳的功秏降低选项，能比其他设备都低的功秏，然后，您必须有效使用这些功秏降低选项。 Atmel® | SMART SAM L21 微控制器专为可以远离线路电源运行的孤立节点设计，例如远程物联网 (IoT) 部署。SAM L21 能够以极低的功秏水平维持系统运转。现在，我们一起了解一下如何利用其选项将您系统 内的能耗降至最低。 降低功秏：整体情况 SAM L21 在有丛发性活动且处理器并未持续工作时效果最佳。所以，从最高层面来看，实现低功耗的有效 策略是：  使用最少的能源尽快完成计算作业  不计算时则不使用能源（或使用极少的能源） 显而易见，这比表面看起来要更加微妙。虽然重点是在能耗中占主导地位的计算，但计算并非唯一的活动 。在不进行计算时，还有其他事宜需要考虑：  数据应否保留？  “监听器”是否必须保持活动状态，以便检测活动情况？  哪些活动可以不需要使用 CPU 来完成（例如 DMA ）？  您能容忍的唤醒时间有多长？ 这些事宜让低功耗设计更加复杂 — 而且每个系统都有所不同。 降低计算功耗 决定计算功耗的主要因素是时钟速度。在无睡眠模式的设备上，要在时间预算内完成任务，必然需要使用 将时钟速度降至最低的规则。但若有睡眠模式，迅速计算完毕，然后进入睡眠模式，让睡眠模式时间更长 ，则效率更高。 如果采用这种方法，您在计算时就会使用更高的时钟速率。然而，您仍然要牢记，完成任务花费的时间可 能并不受 CPU 限制。例如，如果您使用的数据是通过较慢的信道传输，数据传输率可能是關鍵。在此情 况下，调低时钟 — 至少在所有数据传输完毕前 — 可以降低功耗。 如果调的很低，SAM L21 可以通过内置性能模式提供更加动态的功率减省。低性能 (PL0) 和高性能 (PL2) 模式之间的均衡如下所示： 2 参数 PL0 PL2 最大 CPU 时钟频率(MHz) 12 48 电流* (µA/MHz) 75 100 * 运行 Coremark 基准，3.3 V，LDO 模式 数据表中其他示例 尽量减少内存访问也可降低功耗，这就涉及到数据的组织，每一次提取都应尽量多提取相关数据。 降低空闲功耗。 不需要使用 CPU 时，可以将其关闭 — 但具体如何还是要考虑给定设备的睡眠模式和提供的电源岛。睡 眠模式控制哪个时钟处于活动状态，外围总线的状态、外围设备的状态以及可以使用哪些电源域选项。 SAM L21 有四种睡眠模式：