【技术大神】系统功耗优化大法：软件篇
在电池供电的医疗，消费电子及自动化家居产品中，更长的电池寿命一直是工程师热衷的话题，低功耗不仅依赖于硬件设计，同时也依赖于硬件的使用方法。针对带有MCU的产品，嵌入式软件设计的好坏对功耗也有很大的影响。本文我们就讨论一下如何在源代码上对功耗进行一些优化。
我们经常会在设计中遇到这样的问题，就是需等待I/O或外围设备的状态发生变化，方可进行相关的操作。去完成这个任务，我们可以用轮询等待的方式，但这种方式比较适合状态变化很快的情况。如果I/O或者外围设备的状态变化周期很长或者没有周期性，那么轮询等待的方式就会浪费大量的CPU时间，从中情况我建议采用中断的方式比较合适，或者利用Timer中断来完成功能。
延时是我们设计中经常遇到的另一个问题。我们可以用for或者while循环的方式来进行软件延时，例如：
这种软件延时会导致CPU不停的执行指令来达到让期望时间消耗掉，同时电能也被无谓的消耗了。在长时间延时的场合，应用硬件定时器是一个更好的延时方法。配置好定时器的相关寄存器之后，CPU就可以进入低功耗模式等待定时器的中断到来，这样可以更好的节省功耗。
传统DMA技术可应用于提高传输速度。现在很多的MCU，比如SILICON LABS EFM32系列单片机可以通过DMA技术来提高设备的灵活性、速度和功耗。在DMA传输过程中可以让CPU进入低功耗模式，从而代替CPU直接完成相关的工作，在EFM32的调试中发现应用DMA比直接CPU完成相同的工作功耗会更低一些。
合理的应用基于任务的软件设计方法或者RTOS设计方法。在基于任务的设计中，空闲任务可以被定义为优先级最低的任务，只有在没有其它任务要执行的时候才执行空闲任务。空闲任务是一个很好的执行功耗管理的地方。实际上，在每次进入空闲任务的时候，它就会设置处理器进入某一低功耗模式。很多的处理器都有很多种不同的低功耗模式，他们可以把不同的内核进行部分关闭，也可以关闭或者降低时钟的频率。
CPU的频率问题。CMOS MCU的能量消耗理论上按照如下公式进行计算：P=f×U^2×k，其中f是时钟频率，U是供电电压，k是一个常数。
这说明时钟频率是电源消耗的一个因素，如果系统以50MHz运行的情况下，会有很少的机会进入睡眠模式，那么同一系统以100MHz运行就会有50%的时间进入睡眠模式。如果最终时钟频率和功耗不是线性关系，那么选择一个合适的时钟频率来达到低功耗就显得很重要。
以上只是一些基本的软件优化方法，在实际的应用中合理的运用这些优化方法，可以让MCU以更加环保的方式进行工作。
作者：BYGT
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MH居士 Lv3. 高级工程师 2018-12-20先MARK，找时间再看 -
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大虾 Lv6. 高级专家 2018-01-21比较有参考价值，对我们解决处于临界状态的整机功耗超标问题很有意义。 -
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winthony Lv6. 高级专家 2016-09-05系统功耗确实是个头疼的问题，需要特别注意，尤其是电池供电系统
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SILICON LABS 32-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 32位MCU选型，频率24MHz~80MHz，Flash存储4kB~2048kB，RAM存储2kB~512kB。
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产品型号
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品类
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系列
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Debug Interface
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Cryptography
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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DAC
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USB
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Cap Sense
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LCD
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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SPI
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I2C
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I2S
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EMIF
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RTC
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Comparators
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EFM32GG290F512-BGA112
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32位MCU
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EFM32 Giant Gecko
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48
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512
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128
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1.98
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3.8
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BGA112
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10x10
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±2%
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ETM; SW
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AES-128 AES-256
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12-bit, 8-ch., 1 Msps
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12-bit, 2 ch.
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Cap Sense
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Temp Sensor
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4
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7
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3
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3
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2
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1
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0
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RTC
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2
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
SILICON LABS EFM32PG23/EFM32PG22 32-bit Microcontrollers选型表
EFM32PG23 Series 2 and EFM32PG22 Series 2 MCUs
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产品型号
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品类
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Series
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Core
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Max GPIO
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Max LCD Segments
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Max Temperature（℃）
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Vdd Min (V)
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Vdd Max (V)
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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Security
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ADC 1
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USB
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Temp Sensor
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UART
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RTC
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Debug Interface
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Cryptography
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EFM32PG23B200F128IM40
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Microcontroller
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EFM32PG23 Series 2
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ARM Cortex-M33
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34
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4 x 20
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125
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1.71
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3.8
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80
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128
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64
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29
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Vault
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16-bit, 12-ch., 1 Msps
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×
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Temp Sensor
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3
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RTC
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QFN40
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5x5
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2%
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Secure; SW; ETM
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AES-1
AES-256
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
超低功耗MCUEFM32能耗模式探讨
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。该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。
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SILICON LABS EFM32 Wonder Gecko 32-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 32位MCU选型，基于48MHz Frequency,64kB~256kB Flash,32kB RAM等参数进行选型。
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产品型号
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品类
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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DAC
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Cap Sense
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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SPI
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I2C
|
I2S
|
EMIF
|
RTC
|
Comparators
|
Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
Debug Interface
|
Cryptography
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ADC
|
|
EFM32WG230F128-QFN64
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Microcontroller
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48
|
128
|
32
|
56
|
12-bit, 8-ch., 1 Msps
|
12-bit, 2 ch.
|
Cap Sense
|
Temp Sensor
|
4
|
5
|
3
|
3
|
2
|
1
|
0
|
RTC
|
2
|
1.98
|
3.8
|
QFN64
|
9x9
|
±2%
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ETM; SW
|
AES-128 AES-256
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8 x Ch 500 x MSPS 12 x bit
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
最多节省90%能耗,USB微控制器EFM8UB强势来袭！
EFM8UB是一个高性价比的MCU系列，内置USB外设接口（具有8KV静电防护）及高精度的晶振、时钟恢复电路和收发模块，兼容全速USB2.0，无需外部晶体。
SILICON LABS EFM32 Leopard Gecko 32-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 32位MCU选型，基于48MHz Frequency,64kB~256kB Flash,32kB RAM等参数进行选型。
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产品型号
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品类
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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DAC
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Cap Sense
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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SPI
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I2C
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I2S
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EMIF
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RTC
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Comparators
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Debug Interface
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Cryptography
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EFM32LG230F128G-QFN64
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Microcontroller
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48
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128
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32
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56
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12-bit, 8-ch., 1 Msps
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12-bit, 2 ch.
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Cap Sense
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Temp Sensor
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4
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3
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RTC
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2
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3.8
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QFN64
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9x9
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ETM; SW
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AES-128 AES-256
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
SILICON LABS EFM32 Gecko 32-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 32位MCU选型，基于32MHz Frequency,16kB~128kB Flash,8kB或16kB RAM等参数进行选型。
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产品型号
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品类
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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DAC
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Cap Sense
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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SPI
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I2C
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I2S
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EMIF
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RTC
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Comparators
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Debug Interface
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EFM32G200F16-QFN32
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Microcontroller
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32
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16
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8
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24
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12-bit, 4-ch., 1 Msps
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12-bit, 1-ch.
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Cap Sense
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Temp Sensor
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2
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0
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2
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2
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1
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0
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0
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RTC
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2
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1.98
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3.8
|
QFN32
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6x6
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SW
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
Silicon Labs 32位低功耗MCU EFM32JG1P在故障指示器的应用中，GPIO拉低后，电平为0.8V，而不是0V，根本原因是什么？
Silicon Labs 32位低功耗MCU EFM32JG1P GPIO拉低后，电平为0.8V，主要是因为底下大焊盘PIN0没有连接到GND或者与GND接触不良造成。
【资讯】芯科携手Micrium打造低功耗MCU＋RTOS软件解决方案
全新的MCU+RTOS通过将RTOS与内建MCU的多协议硅芯片、工具和软件栈结合，将获得全面性的嵌入式解决方案
SILICON LABS EFM32 Tiny Gecko 32-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 32位MCU选型，基于32MHz Frequency,4kB~32kB Flash,2kB或4kB RAM等参数进行选型。
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产品型号
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品类
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Frequency（MHz）
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Flash (kB)
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RAM (kB)
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Dig I/O Pins
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ADC 1
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DAC
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Cap Sense
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Temp Sensor
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Timers (16-bit)
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UART
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USART
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SPI
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I2C
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I2S
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EMIF
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RTC
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Comparators
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Vdd min（V）
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Vdd max（V）
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Package Type
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Package Size (mm)
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Internal Osc.
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Debug Interface
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EFM32TG108F16-QFN24
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microcontroller
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32
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16
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4
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17
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—
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12-bit
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Cap Sense
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Temp Sensor
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2
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2
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1
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1
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1
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1
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0
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RTC
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2
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1.98
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3.8
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QFN24
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5x5
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±2%
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SW
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
32位低功耗MCU EFM32G232F64，其片内振荡器的精度是多少？
32位低功耗MCU EFM32G232F64的片内振荡器的精度为±2%。
32位低功耗MCU EFM32G232F64，使用片内高速RC振荡器HFRCO时，其频率为多少？
32位低功耗MCU EFM32G232F64，使用片内高速RC振荡器HFRCO时，其频率可配置为1MHz，7MHz，11MHz，14MHz，21MHz和28MHz。
电子商城
现货市场
服务
可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz，插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压；数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O，温度补偿范围-20~85ºС；模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信，具备多种小型SIP和DIP封装可选择。
提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
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授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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