Microchip 系列：SAM L21 系列 (超低功耗)_（2）.超低功耗技术详解.docxVIP

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超低功耗技术详解

1.超低功耗概述

超低功耗技术在单片机设计中具有重要意义，特别是在电池供电的嵌入式系统中。功耗不仅影响系统的运行时间和成本，还关系到系统的可靠性和环保性能。SAML21系列单片机通过多种技术手段实现了超低功耗，使其成为许多低功耗应用的理想选择。

2.功耗管理机制

2.1电源管理单元(PMU)

电源管理单元(PMU)是SAML21系列单片机中的一个重要组件，负责管理系统的电源供应和功耗。PMU支持多种功耗模式，包括活动模式、空闲模式、待机模式和休眠模式，每种模式都有不同的功耗特性。

2.1.1活动模式

活动模式是单片机正常运行的状态，此时所有外设和CPU都处于活动状态。尽管功耗较高，但系统可以执行所有任务和功能。

//设置系统为活动模式

voidset_active_mode(){

//配置PMU以活动模式运行

PM-PMCTRL.bit.SLEEP=0;

PM-PMCTRL.bit.IDLE=0;

PM-PMCTRL.bit.STDBYCFG=0;

}

//示例：在活动模式下运行一个简单的任务

voidrun_task(){

//设置系统为活动模式

set_active_mode();

//执行任务

while(1){

//读取ADC值

uint16_tadc_value=read_adc();

//处理ADC值

process_adc(adc_value);

}

}

2.1.2空闲模式

空闲模式中，CPU停止运行，但外设仍然可以继续工作。这种模式适用于不需要CPU参与的任务，如ADC采样或UART通信。

//设置系统为空闲模式

voidset_idle_mode(){

//配置PMU以空闲模式运行

PM-PMCTRL.bit.SLEEP=1;

PM-PMCTRL.bit.IDLE=1;

PM-PMCTRL.bit.STDBYCFG=0;

}

//示例：在空闲模式下进行ADC采样

voididle_mode_adc_sampling(){

//设置系统为空闲模式

set_idle_mode();

//启动ADC采样

start_adc_sampling();

//进入空闲模式

sleep_cpu();//进入空闲模式

//从空闲模式唤醒后处理ADC值

uint16_tadc_value=read_adc();

process_adc(adc_value);

}

2.1.3待机模式

待机模式中，CPU和大多数外设停止运行，但RAM和部分外设仍然保持供电。这种模式适用于需要保持一些状态信息和快速唤醒的场景。

//设置系统为待机模式

voidset_standby_mode(){

//配置PMU以待机模式运行

PM-PMCTRL.bit.SLEEP=1;

PM-PMCTRL.bit.IDLE=0;

PM-PMCTRL.bit.STDBYCFG=1;

}

//示例：在待机模式下等待外部中断唤醒

voidstandby_mode_with_ext_interrupt(){

//设置系统为待机模式

set_standby_mode();

//配置外部中断

configure_external_interrupt();

//进入待机模式

sleep_cpu();//进入待机模式

//从待机模式唤醒后处理中断

handle_external_interrupt();

}

2.1.4休眠模式

休眠模式是功耗最低的模式，此时系统几乎完全停止运行，只有最基本的时钟和唤醒源保持工作。这种模式适用于长时间不需要运行的任务。

//设置系统为休眠模式

voidset_sleep_mode(){

//配置PMU以休眠模式运行

PM-PMCTRL.bit.SLEEP=1;

PM-PMCTRL.bit.IDLE=0;

PM-PMCTRL.bit.STDB