Texas Instruments 系列：MSP430 系列 (超低功耗)_（2）.超低功耗设计原理.docxVIP

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超低功耗设计原理

1.能耗模型

在设计超低功耗系统时，了解单片机的能耗模型是至关重要的。能耗模型可以帮助我们分析和优化系统的功耗，从而实现更长时间的电池续航能力。MSP430系列单片机在不同的工作模式下具有不同的功耗特性，这些特性对于设计低功耗系统至关重要。

1.1工作模式

MSP430系列单片机支持多种工作模式，包括活动模式（ActiveMode）和多种低功耗模式（LowPowerMode,LPM）。这些模式的功耗特性如下：

ActiveMode(AM)：CPU运行，所有外设可用。功耗最高。

LPM0：CPU停止，所有外设可用。典型应用是等待中断。

LPM1：CPU停止，数字I/O和少数外设可用。典型应用是ADC采样。

LPM2：CPU停止，MCLK和SMCLK停止，DCO停止，ACLK仍然运行。典型应用是定时器中断。

LPM3：CPU停止，MCLK和SMCLK停止，DCO停止，所有外设停止，除了ACLK。典型应用是实时时钟。

LPM4：CPU停止，所有时钟源和外设停止。典型应用是深度睡眠。

1.2能耗计算

能耗计算是设计超低功耗系统的基础。通过了解不同模式下的功耗特性，我们可以计算出系统的总功耗。能耗计算公式如下：

总功耗

例如，假设我们有一个系统，其中CPU在ActiveMode下运行10ms，然后进入LPM3模式990ms，功耗如下：

ActiveMode：1mA

LPM3：0.1μA

总功耗计算如下：

总功耗

总功耗

1.3能耗优化策略

为了实现超低功耗设计，我们需要采用一些优化策略：

减少活动时间：尽量减少CPU在ActiveMode下的时间，通过优化代码和算法来实现。

选择合适的低功耗模式：根据系统的需求，选择最合适的低功耗模式。

外设功耗管理：关闭不使用的外设，以减少功耗。

电源管理：使用外部电源管理芯片，如LDO或DC-DC转换器，优化电源供应。

1.4代码示例：进入低功耗模式

下面是一个示例代码，展示如何在MSP430上进入LPM3模式：

#includemsp430.h

voidmain(void){

WDTCTL=WDTPW|WDTHOLD;//停止看门狗定时器

//配置GPIO

P1DIR|=BIT0;//设置P1.0为输出

P1OUT=~BIT0;//设置P1.0为低电平

//进入LPM3模式

__bis_SR_register(LPM3_bits);//进入LPM3模式

//无限循环，等待中断

for(;;);

}

1.5代码示例：使用定时器中断唤醒

下面是一个示例代码，展示如何使用定时器中断从LPM3模式中唤醒：

#includemsp430.h

voidTimer_A_Config(){

//配置Timer_A

TACTL=TASSEL_1+MC_1+TACLR;//选择ACLK作为时钟源，模式1（连续计数），清除计数器

TACCR0=1024;//设置比较寄存器值

TACCTL0=CCIE;//使能比较中断

}

voidmain(void){

WDTCTL=WDTPW|WDTHOLD;//停止看门狗定时器

//配置GPIO

P1DIR|=BIT0;//设置P1.0为输出

P1OUT=~BIT0;//设置P1.0为低电平

//配置Timer_A

Timer_A_Config();

//进入LPM3模式

__bis_SR_register(LPM3_bits+GIE);//进入LPM3模式并使能全局中断

//无限循环，等待中断

for(;;);

}

#pragmavector=TIMER0_A1_VECTOR

__interruptvoidTimer_A_ISR(void){

//中断处理

P1OUT^=BIT0;//切换P1.0电平