【经验】如何降低一体式远程可燃气体报警器MCU的动态功耗？

时间： 2019-07-16 来源：世强作者：John

技术问答

可燃气体报警器也称气体泄露检测报警仪器，是一种可对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器。由于近年生产安全事故频发，人们对生产、生活的安全重视度越来越高，可燃气体报警器的应用也越来越广泛。

可燃气体报警器采用的是电池供电，一般使用寿命需保证长达到10年及以上，所以在设计产品时如何选择低功耗的器件并设计出低功耗的产品是非常重要的。之前我有写一篇《如何降低一体式远程可燃气体报警器MCU的静态功耗》的文章，本文就继续为大家介绍，在设计产品的过程中如何降低MCU的动态功耗。

首先，我们还是要回顾一下可燃气体报警器的结构框图，它主要由数据采集单元、处理运算单元、执行单元、通信单元和电源管理单元组成。其中处理运算单元指的就是微控制器，这个是产品的核心部件，对产品的性能起到决定性的作用。

图：可燃气体报警器结构框图

在软件设计的过程中，第一步也是非常重要的一步，就是选择合格的时钟。EFM32系列的微控制器有多种时钟可供选择，如下表：

EFM32的时钟分为高频域和低频域两种，通常选择HFRCO或HFXO作为所有高频外设时钟源，而选择LFRCO或LFXO作为低频外设时钟源。只有LFRCO，LFXO和ULFRCO可以在EM2及更低功耗模式下可用。

在选择外部时钟时要尽可能地选择满足应用的最低时钟，其它子系统与外设可以由这个时钟分频获得时钟。但要注意，使用预分频功能也会额外增加一些功耗。还有就是要充分使用时钟门控功能，对于不使用的外设要及时关闭外设的时钟。当使用的外设的时钟是来自于低频时钟时，CMU_HFCORECLKEN0寄存器中的LE位一定要设置为1，这样才可以降低功耗。

除了时钟以外，我们还可以通过以下的一些处理优化系统运行时的功耗。

1）提高编译器的优化级别

更高级的优化可以产生更节能的代码，至于是执行速度优化还是代码大小优化，用户要依据实际的需要决定。

2）充分利用芯片的指令缓存功能

EFM32系列芯片内集成有指令缓存功能，可以缓存最新的512字节的指令，这个功能默认是使能的。在程序中如果有循环和重新调用的程序，可以使用指令缓存功能，缓存区指令的访问只需要一个系统时钟，比访问FLASH的指令快很多，可以节省系统的功耗。但如果程序是线性执行，则不能打开指令缓存功能，这样反而会增加系统的功耗。

3）使用中断替换循环等待

循环等待时MCU要不停的读取指令并判断条件是否满足，这会增加系统的功耗。而用中断来替换循环等待时CPU可以处于休眠状态，当条件满足时会唤醒MCU，这样处理可以节省功耗。

4）充分利用中断的事件唤醒功能

如果处理的中断事件比较少，可以使用waiting-for-event处理中断，这样可以节省进入中断的周期，节省功耗。

5）充分利用DMA

使用DMA可以释放CPU，让CPU处于休眠状态，同时DMA的处理速度要远快于CPU处理数据的速度，可以节省数据存储的时间，也同样会节省系统的功耗。

6）使用EFM32的外设反射系统

使用外设反射系统可以在CPU休眠的情况下在外设之间通讯。比较使用定时器定时触发ADC的转换，这可以显著的节省系统的功耗。

7）优化EMLIB库

虽然EMLIB库可以节省工程师开发软件的时间，便于程序的移植，但EMLIB库中的函数在实现功能时有较多的额外代码，所以如果为了实现程序执行的更快、代码更小、功耗更低，使用者可以从EMLIB库函数中提取出必要的指令而不是直接调用EMLIB库，这样可以实现更低的功耗。

最后一点就是在程序的执行过程中灵活的选用EFM32的功耗模式，这样也可以实现MCU在工作时的动态功耗最低。

看到这里您是否又有项目灵感需实现，点击下面开发软件帮你忙。

SILICON LABS Simplicity Studio平台开发工具

相关技术文档：

Silicon Labs Happy Gecko系列的新勘误表,EFM32HGXXXPCN变更通知（#17050964）详情>>>

Silicon Labs EFM32HG STK板用户手册详情>>>

Silicon Labs EFM32HG STK板快速入门向导详情>>>

Silicon Labs EFM32HG MCU参考手册详情>>>

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

全部评论（0）

暂无评论

【经验】从低功耗角度比较32位单片机EFM32和STM32

Silicon Labs 32位单片机EFM32是世界上功耗最低的单片机之一，比目前市场上所有通用MCU的功耗都要低，本文通过跟目前最流行的MCU之一由ST推出的STM32L系列低功耗MCU进行比较，来向读者展示EFM32系列32位MCU的低功耗性能。

设计经验发布时间 : 2018-11-14

【经验】如何降低一体式远程可燃气体报警器MCU的静态功耗？

如何降低基于ARM Cortex-M0+内核的32位微控制器EFM32HG在应用中的静态功耗。

设计经验发布时间 : 2019-07-15

【经验】32位MCU LEUART位周期抖动大，该如何解决？

Silicon Labs 32位MCU EFM32，当基于32.768kHz时钟使用LEUART（@9600bps）进行通讯的时候，发现存约1%误码，原因是什么？如何解决？

设计经验发布时间 : 2019-09-06

【成功案例】大华无线烟感报警器采用Silicon Labs 32位MCU EFM32HG系列，关断模式仅20nA

浙江大华技术股份有限公司携手世界知名精密混合半导体器件方案提供商Silicon Labs，精心选择EFM32HG系列作为主控MCU，倾情打造“独立式光电感烟火灾探测报警器”。EFM32HG具有功耗低、性能好、集成度高及系统成本低等优点，大华股份认为，它是“独立式光电感烟火灾探测报”主控MCU的理想之选。

应用方案发布时间 : 2019-04-23

【应用】国产32位MCU BAT32G133应用于智能烟雾报警器，功耗低至0.45μA

烟雾报警器通过烟发现火灾，在我们没有看到火苗或闻到烟味时它已经知道了，在报警时它发出尖啸刺耳的声音，直到烟雾散出，主控芯片在其中的作用就更显重要，综合电池供电和低功耗的要求，推荐中微半导体的32位MCU BAT32G133作为它的主控芯片。

应用方案发布时间 : 2022-05-08

EFM32系列MCU使用两线的SWD调试接口来仿真调试MCU，使用时需将DBG_SWDIO和DBG_SWCLK两个引脚连接到仿真器借口的相关位置。EFM32开发套件板上都集成了J_LINK调试器，仿真器的SWCLK和SWDIO引脚通过调试接口留出。除了这两个引脚，efm32系列的mcu还包含一个串行观察输出引脚(DBG_SWO)，这个引脚用来输出诸如程序计数器采样值和时间戳等，为了使用SWO功能，必须在程序中将此脚设置为输出。若需要通过仿真器来复位设备，则还需要连接reset引脚，但此脚对调试不是必须的。

技术问答发布时间 : 2017-05-05

【应用】BAT32G133系列32位MCU用于消防烟感报警器，省外置运放，深度休眠下功耗仅为0.45uA

消防烟感报警器的结构非常简单，这也决定了报警器对器件成本要求极高，使用中微半导体推出的BAT32G133系列MCU的内部集成的PGA，可以在结构上省去外置运放，并且可以提高系统稳定性。而且消防烟感报警器的主要功耗消耗在MCU上，BAT32G133系列深度休眠下功耗仅为0.45uA，比华大、新唐、瑞萨的同级别产品低了一个数量级。从成本和功能上BAT32G133都有更强的竞争力。

应用方案发布时间 : 2021-03-31

【应用】国产32位MCU可用于智能家居报警器，Cortex-M4F内核，最高主频达144MHz

随着当今社会的迅速发展，人们的安全意识也逐渐提高，慢慢实现智能化社会；在日常生活中随处所见灭火器、报警器等消防产品。本文主要介绍国民技术32位MCU N32G455REL7 芯片应用于智能家居报警器上。

应用方案发布时间 : 2021-10-01

32bit低功耗单片机EFM32系列产品，怎么实现Bootloader，如何进入Bootloader程序？

查看文档an0003_efm32_uart_bootloader，将binaries文件夹里面的bootloader-tinygecko.bin文件通过J-FLASH烧录进芯片。将SWDCLK引脚接高，复位芯片后就进入了bootloader。

技术问答发布时间 : 2017-05-05

【应用】集成CAN接口的国产32位MCU用于被动式报警器上，位速率高达1Mb/s

被动式报警器是被动的探测人体或物体发出的红外线，当接收到的信号，达到或超过设定的阀值时，产生报警信号。本文推荐采用国产中科芯32位MCU CKS32F103TBU6为主控用于被动式报警器，该MCU主频72M，工作温度范围-40至+85度。

应用方案发布时间 : 2021-09-09

【应用】3X3mm！超小封装8位MCU在烟雾报警器中的应用

EFM8BB2内部集成5V LDO，可以支持5V VDD输入。与电路中其他器件的电压兼容，不需要额外的3.3V转换，有效节省电路功耗。

新应用发布时间 : 2019-07-10

【应用】功耗电流仅900nA的32位MCU在GPS定位器上的应用

相对于传统的8位、16位单片机实现的GPS追踪器，基于EFM32JG实现的本方案具有超低功耗、集成度高和扩展性良好的优势。

新应用发布时间 : 2019-09-05

【应用】低功耗32位MCU在智能安防无线报警系统中的应用

芯科高性能低功耗的32位微控制器EFM32非常适合于智能安防系统的应用，其EFM32JG系列内核采用运算性能突出的Cortex-M3设计，极大地缩短了智能安防应用中的算法处理时间，提高了系统的性能。

新应用发布时间 : 2019-09-03

【产品】超低功耗EFM32G880 32位MCU，具有ARM Cortex-M3内核CPU架构

Silicon labs推出的EFM32G880系列超低功耗32位MCU，系列下具体型号有EFM32G880F32，EFM32G880F64，EFM32G880F128。具有32/64/128KB三种可选的flash闪存存储，便于工程师快速擦写程序，8/16KB的RAM运存，多达86个普通I/O管脚。主要用于智能配件、报警和安全系统、工业和家庭自动化等领域。

新产品发布时间 : 2018-10-28