微控制器應用中的功耗優化技術

1. 引言

　　許多應用依靠微控制器來提供高MOD能，同時最大限度地降低功耗。微控制器的總體功耗取決于設備的功能和設計師對如何利用設備功能的理解。本文簡要介紹影響功耗的硅技術元素，提供如何在普通設計中利用硅技術的指南，最后詳細介紹如何利用飛思卡爾S12XE雙核微控制器的特殊功能來優化功耗。

2. 功耗模式

　嵌入式應用的運行行為可以分為兩大運行狀態，即所謂的“運行模式”和“低功耗模式”。在運行模式中，應用全面運行，并從電源獲取電流來執行其功能。在低功耗模式中，應用通常處于修面狀態，將功率降到盡可能低的水平。

　　集成電路設計的兩個不同特征會影響兩種不同運行狀態。對這種根本影響的全面了解可能會對應用的最終功率要求產生極大影響。

3. 集成電路工作

　　圖1顯示了CMOS設計中常用的一種簡化的逆變電路。該電路依賴兩個根據輸入信號開啟或關閉的MOSFET。在穩態情況下，圖中顯示的T1處于打開狀態，T2處于關閉狀態。從理論上講，電流不會通過T2，但實際上會有少量電流漏過此門。這被稱為閾下或信道漏電，其具體數值取決于晶體管的設計，尤其是晶體管的工作電壓。該門內有寄生二極管產生的次要影響，寄生二極管位于晶體管和晶體管所在的底板之間。

　　通過合理的設計和生產流程可以最大限度地減少這種影響導致的漏電。然而，由于漏電的本質特點，具體電流強度在溫度變化時是高度非線MOD的。在周圍環境溫度較低的情況下，停止電流（stop current）可能非常小——微控制器約為20–30 μA。然而，在溫度為125