【经验】如何充分利用 EFM32功耗模式来实现电池供电低功耗设计？

时间： 2017-09-29 来源：世强作者：风起云扬

技术问答

智能锁、IOT、水表、气表等，在现实生活中，有大量需要用电池供电的应用，因此对电池使用寿命、降低选用电池的成本都有要求，而为居于系统中心位置的MCU，对功耗的影响有着举足轻重的作用。

SILICON LABS倾心打造的EFM32产品，以其自身绝对低功耗特性及多种机制，使其跻身备世界一流的超低功耗MCU行列，其中，最具特色的，是EFM32拥有多种工作模式。如果可以充分运用这些模式，其平均工作电流可以做到非常低。本文将以新推的型号，EFM32JG系列为例，为大家讲解如何进入低功耗模式，如何唤醒，如何实现最优平均功耗等。

一、Silicon Labs EFM32系列MCU功耗模式

Silicon Labs的EFM32系列MCU，拥有EM0~EM4共“5+”种能量模式可供客户选择，具体描述如下。

1）EM0 活动模式：提供所有系统功能。

2）EM1休眠模式：内核部分禁用，但剩下的系统完全可用。重要特征是，驱动内核的时钟是关闭的，但高频和低频时钟树有效的；

3）EM2深度休眠模式：这是低功耗能源模式的第一级。大多数高频外设被禁用或功能降低。内存和寄存器保留其值。需要指出的是，低频时钟树仍然有效且相关低频外设可用。

4）EM3停止模式：这种低能量模式同时停止高频和低频时钟。大多数外设禁用或功能降低。内存和寄存器保留其值。

5）EM4：休眠模式：为减少漏电，大多数外设都是关闭的。有几个选定的外围设备可用。系统内存和寄存器不保留值。 GPIO PAD状态和RTCC RAM保留。从EM4唤醒Hibernate需要重置系统，将其返回到EM0模式。

6）EM4 关断模式：EM4关断是最低能量模式，除GPIO PAD状态外，没有保留。从EM4关机唤醒需要重置到系统，将其返回到EM0激活

如下表，是MCU不同资源，在不同模式下使用资源情况下。

表1：不同功耗模式下、资源使用情况汇总表

二、如何进入低功耗模式？

每次上电，EFM32会默认进入EM0模式，进入EM0模式后，用户可以根据需要，分别进入其他模式。具体如图1 所示。

图1：功耗模式转换

三、如何从低功耗模式唤醒？

在进入低功耗模式前，首先要先配置相应的唤醒源，当满足触发条件时，MCU会被从当前的低功耗模式唤醒到EM0。如果不配置，则MCU会一直处在休眠状态，变成了“砖头”。不同的功耗模式，对应了不同的可配置唤醒源，详细如下表2。

表2：EM1~EM4唤醒源

在不同的能耗模式下，唤醒到EM0，唤醒时间也是不同的，具体如下表3。

表3：不同模式下唤醒到EM0所需要时间

四、将工作模式与休眠模式交替进行，获得最优的平均功耗

在不同的能量模式下，功耗是不同的，详细如下表4：

表4 ：不同能耗模式下功耗指标

对于像本文开始处所提的诸如智能锁、IOT、水表、气表等应用中，我们会发现，并不是任何时刻，MCU都要全速执行任务的，比如家中的智能锁，只是当有人去操作时，它才需要全速工作，在没有人操作的时候，它完全可以处于“休眠”状态。因此，在现实的任务执行中，将工作与休眠交替进行，即在EFM32产品中，将EM0与其他的低功耗能耗模式交替进行，如此便可以获得最优的平均功耗。

最后，需要指出的是，在EM0活动模式下，功耗与系统时钟基本成线性关系，但从最终系统功耗看，并非系统时钟越低，功耗就越低，在任务量一定的情况下，如果取最高系统时钟、尽快将任务完成，并立刻进入休眠状态，反而更能节约功耗。

图2：工作与休眠交替进行

综上所述，Silicon Labs的EFM32产品，拥有丰富、独特的能耗模式，通过正确选用能耗模式，灵活使用唤醒源，并依据任务特点，恰当地安排工作与休眠时间，如此便可以实现极低的系统功耗，从而实现降低功耗、节约电池、节约成本的目的。

相关技术文档：

Silicon Labs EFM32 32位MCU选型指南详情>>>

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自强 Lv7. 资深专家 2017-12-30

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Paulwang Lv8. 研究员 2017-12-01

学习了

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Silicon Labs 32位低功耗MCU EFM32系列的API函数说明文档可以在SIMPLICITY STUDIO软件下的文档（DOCUMENT)中找到，是由HTML文件格式提供的，或者可以到 SILICON LABS公司的网站下载API的说明文档，下载地址： http://www.silabs.com/Support%20Documents/Software/Gecko_SDK_DOC.zip

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