超低功耗MCUEFM32能耗模式探讨

时间： 2019-09-05 来源：Silicon Labs

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世强代理的SILICON LABS EFM32 MCU 旨在在低能耗模式下实现高度的自主运行。MCU 智能结合了外围设备、低漏电 RAM、数据保持、DMA 和互联能力、低功耗振荡器以及极短的唤醒时间，因此长时间在低能耗模式下的运行效果很好，大幅降低了能耗。

借助高性能 ARM Cortex-M 处理器、高代码密度和自主外围设备，EFM32 32 位微控制器(MCU) 执行应用代码的速度高于 8、16、甚至 32 位解决方案。因此，EFM32 可在多数时间里运行于其所拥有的一些超高效节能模式。几个超低功耗的能耗模式可以调整能耗预算，并显著降低功耗。

EFM32的能耗模式共有EM0-EM4五种：

• 能耗模式 0(EM0)：活动/运行模式，旨在实现超低功耗运行的高性能 CPU 和外围设备。

• 能耗模式 1(EM1)：睡眠模式，处于低能耗模式，同时执行高级任务。

• 能耗模式 2(EM2)：深度睡眠模式，高级的低功耗和自主运行，无需 CPU 干预。

• 能耗模式 3(EM3)：停止模式，运行、完全的 RAM 保持和 2 µs的中断唤醒时间。

• 能耗模式 4(EM4)：关闭模式，适用于无需 RTC 或 RAM 保持的应用。

EM0模式功耗：180 µA/MHz

在能耗模式 0 (EM0)，ARM Cortex-M CPU 从闪存和 RAM 中取回指令并执行，并能够启用所有的低能耗外围设备。EFM32 具有很高的处理能力，因此可以快速从 EM0 进入一个低能耗模式，并有效地停止 CPU 和闪存。唤醒后，所有低能耗模式将在 2 µs 内返回到 EM0。因此在需要时，可以轻松进入低能耗模式以及返回到 32 位的高性能模式。

EM1 模式功耗：45 µA/MHz

在能耗模式 1 (EM1)，CPU 时钟被禁用，有效地降低了运行时的能源需求，同时保留了所有的低能耗外围设备（包括闪存和 RAM）的功能。系统采用了周边反射系统 (PRS) 和 DMA，可以在没有 CPU 干预的情况下收集并输出外围数据。该自主行为使系统能够长时间运行于 EM1，从而延长了电池寿命。此外，低漏电 RAM 确保了完全的数据保持。

EM2 模式功耗：0.9 µA

在能耗模式 2 (EM2)，EFM32 微控制器进行高度的自主运行，并降低能耗。在 EM2 模式，高频振荡器被关闭，但低能耗外围设备还可以使用 32 kHz 的振荡器和实时时钟。由于 EM2 下 ARM Cortex-M CPU 不运行，因此 MCU 在睡眠模式下执行高级操作。由于模块和内存的智能互连，外围设备能够自主运行，EM0的唤醒时间仅为 2 μs，低漏电 RAM 确保了 EM2 下的完全的数据保持。

EM3 模式功耗：0.6 µA

能耗模式 3 (EM3) 定制了 EFM32 的能耗，以保持极短的唤醒时间和对外部中断的响应时间。在 EM3，低频振荡器被禁用，但是低漏电 RAM 确保了完全的数据保持，低功耗模拟比较器或异步外部中断可以唤醒设备。

EM4 模式功耗：20 nA

在能耗模式 4 (EM4) — 具有最深的能耗模式 — EFM32 MCU 被完全关闭，唤醒的唯一方法是重置。这一能耗模式能够使无需 RTC 或 RAM 保持的应用进一步节省能源。可以在选择低能耗外围设备时使用能耗模式 4，包括：上电复位和外部中断。

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全部评论（4）

咖啡加奶 Lv8. 研究员 2018-08-22

学习了
LuckWay Lv8. 研究员 2018-02-05

好东西
用户23050317 Lv4. 资深工程师 2017-12-13

好东西呀，收藏了
joyhw Lv5. 技术专家 2017-11-26

功耗低

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当使用32bit低功耗MCU EFM32ZG110的ADC模数转换外设时，需要把对应的GPIO口设置为disable模式，并且输出寄存器out值应该设置为0。如果GPIO的输入输出模式设置为input模式时，会导致ADC工作不正常。详细描述请查看EFM32ZG110的用户手册第358页。部分摘要如下：Setting MODEn to 0b0000 disables the pin， reducing power consumption to a minimum. When the output driver is disabled， the pin can be used as a connection for an analog module (e.g. ADC). Input is enabled by setting MODEn to any value other than 0b0000.

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EFM32G232F128当进入EM2、EM3或EM4模式后，所有高频时钟由硬件自动禁止。当从EM2或EM3模式唤醒后，将会使用HFRCO在进入低功耗模式前的运行频率运行。若想使用HFXO，则需在唤醒后手动使能。

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当Silicon Labs 32位低功耗MCU EFM32JG1P选择引脚使能位(CSPEN)被置位时，为何不能驱动USART芯片选择引脚(CS)为高或者低电平？

如果USART CS引脚在ROUTE寄存器中被使能，但是ANTOCS没被使用，那么硬件会禁用CS引脚的端口引脚驱动，从而引脚输出处于浮空。要使用硬件芯片选择(AUTOCS)，需要满足一下条件： USARTn_CTRL AUTOCS 位必须为1。 USARTn_CTRL CSINV 应为0（低有效）或者为1（高有效）。 USARTn_ROUTE LOCATION 应该选择合适的引脚ROUTE位置来选择哪个引脚作为CS。 USARTn_ROUTE CSPEN 必须为1从而使能对CS引脚的硬件控制。然而，如果硬件控制策略的CS引脚时序不能满足应用需要的话，用户应该禁用CSPEN并在固件中手动控制CS引脚的输出锁存值。总的说来在AUTOCS不使用的时候CSPEN不应该被置位，因为这会禁用通过GPIO_Px_POUT寄存器对该引脚手动控制从而CS引脚保持为悬空状态。

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Silicon Labs EFM32系列32位低功耗MCU Cortex系列微控制器采用的软件接口标准CMSIS有哪些特性？

嵌入式系统越来越复杂，开发和软件测试的工作量也显著增加，为了减少开发时间并且降低产品中存在的风险，软件重用已经越来越普遍。为了各种软件产品间的配合，ARM同各大微控制器供应商、工具供应商和软件解决方案提供商一起开发了CMSIS，一个涵盖了大多数Cortex-M处理器和Cortex-M微控制器产品的软件框架。 CMSIS的设计目标和特性包括以下几点： 1、提高软件的可用性。 2、提高软件的兼容性。 3、独立的工具链特性。 4、开放性。 5、易用性。

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