单片机系统的低功耗设计策略:摘要嵌入式系统的低功耗设计需要全面分析各方面因素，统筹规划。在设计之初，各个因素往往是相互制约、相互影响的，一个降低系统功耗的措施有时会带来其他方面的“负效应”。因此，降低系统整体功耗，需要仔细分析和计算。本文从硬件和应用软件设计两个方面，阐述一个以单片机为核心的嵌入式系统低功耗设计时所需考虑的一些问题。关键词低功耗设计 硬件设计 应用软件设计 低功耗模式 在嵌入式应用中，系统的功耗越来越受到人们的重视，这一点对于需要电池供电的便携式系统尤其明显。降低系统功耗，延长电池的寿命，就是降低系统的运行成本。对于以单片机为核心的嵌入式应用，系统功耗的最小化需要从软、硬件设计两方面入手。 随着越来越多的嵌入式应用使用了实时操作系统，如何在操作系统层面上降低系统功耗也成为一个值得关注的问题。限于篇幅，本文仅从硬件设计和应用软件设计两个方面讨论。
上传时间： 2013-11-21
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MSP430系列flash型超低功耗16位单片机MSP430系列单片机在超低功耗和功能集成等方面有明显的特点。该系列单片机自问世以来，颇受用户关注。在2000年该系列单片机又出现了几个FLASH型的成员，它们除了仍然具备适合应用在自动信号采集系统、电池供电便携式装置、超长时间连续工作的设备等领域的特点外，更具有开发方便、可以现场编程等优点。这些技术特点正是应用工程师特别感兴趣的。《MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机》对该系列单片机的FLASH型成员的原理、结构、内部各功能模块及开发方法与工具作详细介绍。MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机 目录 第1章 引 论1.1 MSP430系列单片机1.2 MSP430F11x系列1.3 MSP430F11x1系列1.4 MSP430F13x系列1.5 MSP430F14x系列第2章 结构概述2.1 引 言2.2 CPU2.3 程序存储器2.4 数据存储器2.5 运行控制2.6 外围模块2.7 振荡器与时钟发生器第3章 系统复位、中断及工作模式3.1 系统复位和初始化3.1.1 引 言3.1.2 系统复位后的设备初始化3.2 中断系统结构3.3 MSP430 中断优先级3.3.1 中断操作--复位/NMI3.3.2 中断操作--振荡器失效控制3.4 中断处理 3.4.1 SFR中的中断控制位3.4.2 中断向量地址3.4.3 外部中断3.5 工作模式3.5.1 低功耗模式0、1（LPM0和LPM1）3.5.2 低功耗模式2、3（LPM2和LPM3）3.5.3 低功耗模式4（LPM4）22 3.6 低功耗应用的要点23第4章 存储空间4.1 引 言4.2 存储器中的数据4.3 片内ROM组织4.3.1 ROM 表的处理4.3.2 计算分支跳转和子程序调用4.4 RAM 和外围模块组织4.4.1 RAM4.4.2 外围模块--地址定位4.4.3 外围模块--SFR4.5 FLASH存储器4.5.1 FLASH存储器的组织4.5.2 FALSH存储器的数据结构4.5.3 FLASH存储器的控制寄存器4.5.4 FLASH存储器的安全键值与中断4.5.5 经JTAG接口访问FLASH存储器39第5章 16位CPU5.1 CPU寄存器5.1.1 程序计数器PC5.1.2 系统堆栈指针SP5.1.3 状态寄存器SR5.1.4 常数发生寄存器CG1和CG25.2 寻址模式5.2.1 寄存器模式5.2.2 变址模式5.2.3 符号模式5.2.4 绝对模式5.2.5 间接模式5.2.6 间接增量模式5.2.7 立即模式5.2.8 指令的时钟周期与长度5.3 指令组概述5.3.1 双操作数指令5.3.2 单操作数指令5.3.3 条件跳转5.3.4 模拟指令的简短格式5.3.5 其他指令第6章 硬件乘法器6.1 硬件乘法器6.2 硬件乘法器操作6.2.1 无符号数相乘(16位×16位、16位×8位、8位×16位、8位×8位)6.2.2 有符号数相乘(16位×16位、16位×8位、8位×16位、8位×8位)6.2.3 无符号数乘加(16位×16位、16位×8位、8位×16位、8位×8位)6.2.4 有符号数乘加(16位×16位、16位×8位、8位×16位、8位×8位)6.3 硬件乘法器寄存器6.4 硬件乘法器的软件限制6.4.1 寻址模式6.4.2 中断程序6.4.3 MACS第7章 基础时钟模块7.1 基础时钟模块7.2 LFXT1与XT27.2.1 LFXT1振荡器7.2.2 XT2振荡器7.2.3 振荡器失效检测7.2.4 XT振荡器失效时的DCO7.3 DCO振荡器7.3.1 DCO振荡器的特性7.3.2 DCO调整器7.4 时钟与运行模式7.4.1 由PUC启动7.4.2 基础时钟调整7.4.3 用于低功耗的基础时钟特性7.4.4 选择晶振产生MCLK7.4.5 时钟信号的同步7.5 基础时钟模块控制寄存器7.5.1 DCO时钟频率控制7.5.2 振荡器与时钟控制寄存器7.5.3 SFR控制位第8章 输入输出端口8.1 引 言8.2 端口P1、P28.2.1 P1、P2的控制寄存器8.2.2 P1、P2的原理8.2.3 P1、P2的中断控制功能8.3 端口P3、P4、P5和P68.3.1 端口P3、P4、P5和P6的控制寄存器8.3.2 端口P3、P4、P5和P6的端口逻辑第9章 看门狗定时器WDT9.1 看门狗定时器9.2 WDT寄存器9.3 WDT中断控制功能9.4 WDT操作第10章 16位定时器Timer_A10.1 引 言10.2 Timer_A的操作10.2.1 定时器模式控制10.2.2 时钟源选择和分频10.2.3 定时器启动10.3 定时器模式10.3.1 停止模式10.3.2 增计数模式10.3.3 连续模式10.3.4 增/减计数模式10.4 捕获/比较模块10.4.1 捕获模式10.4.2 比较模式10.5 输出单元10.5.1 输出模式10.5.2 输出控制模块10.5.3 输出举例10.6 Timer_A的寄存器10.6.1 Timer_A控制寄存器TACTL10.6.2 Timer_A寄存器TAR10.6.3 捕获/比较控制寄存器CCTLx10.6.4 Timer_A中断向量寄存器10.7 Timer_A的UART应用 第11章 16位定时器Timer_B11.1 引 言11.2 Timer_B的操作11.2.1 定时器长度11.2.2 定时器模式控制11.2.3 时钟源选择和分频11.2.4 定时器启动11.3 定时器模式11.3.1 停止模式11.3.2 增计数模式11.3.3 连续模式11.3.4 增/减计数模式11.4 捕获/比较模块11.4.1 捕获模式11.4.2 比较模式11.5 输出单元11.5.1 输出模式11.5.2 输出控制模块11.5.3 输出举例11.6 Timer_B的寄存器11.6.1 Timer_B控制寄存器TBCTL11.6.2 Timer_B寄存器TBR11.6.3 捕获/比较控制寄存器CCTLx11.6.4 Timer_B中断向量寄存器第12章 USART通信模块的UART功能12.1 异步模式12.1.1 异步帧格式12.1.2 异步通信的波特率发生器12.1.3 异步通信格式12.1.4 线路空闲多机模式12.1.5 地址位多机通信格式12.2 中断和中断允许12.2.1 USART接收允许12.2.2 USART发送允许12.2.3 USART接收中断操作12.2.4 USART发送中断操作12.3 控制和状态寄存器12.3.1 USART控制寄存器UCTL12.3.2 发送控制寄存器UTCTL12.3.3 接收控制寄存器URCTL12.3.4 波特率选择和调整控制寄存器12.3.5 USART接收数据缓存URXBUF12.3.6 USART发送数据缓存UTXBUF12.4 UART模式，低功耗模式应用特性12.4.1 由UART帧启动接收操作12.4.2 时钟频率的充分利用与UART的波特率12.4.3 多处理机模式对节约MSP430资源的支持12.5 波特率计算 第13章 USART通信模块的SPI功能13.1 USART同步操作13.1.1 SPI模式中的主模式13.1.2 SPI模式中的从模式13.2 中断与控制功能 13.2.1 USART接收/发送允许位及接收操作13.2.2 USART接收/发送允许位及发送操作13.2.3 USART接收中断操作13.2.4 USART发送中断操作13.3 控制与状态寄存器13.3.1 USART控制寄存器13.3.2 发送控制寄存器UTCTL13.3.3 接收控制寄存器URCTL13.3.4 波特率选择和调制控制寄存器13.3.5 USART接收数据缓存URXBUF13.3.6 USART发送数据缓存UTXBUF第14章 比较器Comparator_A14.1 概 述14.2 比较器A原理14.2.1 输入模拟开关14.2.2 输入多路切换14.2.3 比较器14.2.4 输出滤波器14.2.5 参考电平发生器14.2.6 比较器A中断电路14.3 比较器A控制寄存器14.3.1 控制寄存器CACTL114.3.2 控制寄存器CACTL214.3.3 端口禁止寄存器CAPD14.4 比较器A应用14.4.1 模拟信号在数字端口的输入14.4.2 比较器A测量电阻元件14.4.3 两个独立电阻元件的测量系统14.4.4 比较器A检测电流或电压14.4.5 比较器A测量电流或电压14.4.6 测量比较器A的偏压14.4.7 比较器A的偏压补偿14.4.8 增加比较器A的回差第15章 模数转换器ADC1215.1 概 述15.2 ADC12的工作原理及操作15.2.1 ADC内核15.2.2 参考电平15.3 模拟输入与多路切换15.3.1 模拟多路切换15.3.2 输入信号15.3.3 热敏二极管的使用15.4 转换存储15.5 转换模式15.5.1 单通道单次转换模式15.5.2 序列通道单次转换模式15.5.3 单通道重复转换模式15.5.4 序列通道重复转换模式15.5.5 转换模式之间的切换15.5.6 低功耗15.6 转换时钟与转换速度15.7 采 样15.7.1 采样操作15.7.2 采样信号输入选择15.7.3 采样模式15.7.4 MSC位的使用15.7.5 采样时序15.8 ADC12控制寄存器15.8.1 控制寄存器ADC12CTL0和ADC12CTL115.8.2 转换存储寄存器ADC12MEMx15.8.3 控制寄存器ADC12MCTLx15.8.4 中断标志寄存器ADC12IFG.x和中断允许寄存器ADC12IEN.x15.8.5 中断向量寄存器ADC12IV15.9 ADC12接地与降噪第16章 FLASH型芯片的开发16.1 开发系统概述16.1.1 开发技术16.1.2 MSP430系列的开发16.1.3 MSP430F系列的开发16.2 FLASH型的FET开发方法16.2.1 MSP430芯片的JTAG接口16.2.2 FLASH型仿真工具16.3 FLASH型的BOOT ROM16.3.1 标准复位过程和进入BSL过程16.3.2 BSL的UART协议16.3.3 数据格式16.3.4 退出BSL16.3.5 保护口令16.3.6 BSL的内部设置和资源附录A 寻址空间附录B 指令说明B.1 指令汇总B.2 指令格式B.3 不增加ROM开销的模拟指令B.4 指令说明（字母顺序）B.5 用几条指令模拟的宏指令附录C MSP430系列单片机参数表附录D MSP430系列单片机封装形式附录E MSP430系列器件命名
上传时间： 2014-04-28
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时钟和低功耗模式片内集成有PLL(锁相环)电路。外接的基准晶体+PLL(锁相环)电路共同组成系统时钟电路。有关引脚：XTAL1/CLKIN：外接的基准晶体到片内振荡器输入引脚；如使用外部振荡器，外部振荡器的输出必须接该脚。XTAL2：片内PLL振荡器输出引脚；CLKOUT/IOPE0：该脚可作为时钟输出或通用IO脚；可用来输出CPU时钟或看门狗定时器时钟；由系统控制状态寄存器（SCSR1)中的位14决定。
上传时间： 2013-10-24
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结合单片机技术及其它相关技术的新进展，研究了便携式智能仪器仪表的实用低功耗技术。对便携式智能仪器仪表的低功耗设计具有指导作用。功耗问题一直是便携式电子系统发展的主要障碍。现在，电子系统的低功耗设计作为绿色电子的基本要求，成为现代电子系统的普遍追求。电子系统的低功耗设计可实现电子终端产品便携、节能、可靠的愿望。LSI 和VLSI 技术的发展与应用，有赖与可靠性技术和低功耗技术的发展。便携式智能仪器仪表在许多领域有重要而广泛的应用。单片机是便携式智能仪器仪表的核心。在一定意义上讲，便携式智能仪器仪表是一个单片机应用系统。单片机技术及其它相关技术的迅速发展，为便携式智能仪器仪表的低功耗设计提供了必要的条件。长寿命、高速度、低电压与低功耗、低噪声与高可靠性、多品种、低价格等是单片机技术发展的特点，并已取得很大进展[1]。本文将结合单片机技术及其它相关技术的新进展，讨论便携式智能仪器仪表的实用低功耗技术。这对便携式智能仪器仪表（以下简称“智能仪表”）的低功耗设计具有较好的指导作用。
上传时间： 2013-10-11
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本文介绍了一个以嵌入式USB 主机接口芯片SL811HS 为核心，采用U 盘为存储介质的单片机低功耗海量存储系统。该系统实现了仪器的便携化，从而，为便携仪器或嵌入式系统的外挂式海量存储的发展开拓了新思路。近几年，随着Flash Memory 非易失存储技术的发展，基于USB 接口的闪存即U 盘现已得到广泛应用。从理论上讲，以U 盘作为便携式采集存储系统的存储载体完全能够满足长时间采集海量数据的要求。但目前所面临的问题是，U 盘主要应用于PC 机系统中。以单片机等微处理器为核心的嵌入式系统的应用中，尚缺少与U 盘的直接接口技术。因此将单片机技术与U 盘存储技术两者结合起来，利用单片机直接读写U 盘，并通过总线方式与嵌入式系统的其它部分实现命令和数据的通信，从而实现便携仪器或者嵌入式系统的外挂式海量存储，具有广阔的应用前景。而以Cypress 公司的SL811HS 为代表的嵌入式USB 主机接口芯片为这种方案的实现提供了可能。
上传时间： 2013-10-09
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本章介绍dsPIC30F器件系列的看门狗定时器（WDT）和低功耗模式。dsPIC DSC 器件有两种低功耗模式，可以通过执行PWRSAV指令进入：• 休眠模式：CPU、系统时钟源和任何依靠系统时钟源工作的外设都被禁止。这是器件的最低功耗模式。• 空闲模式：CPU 被禁止，但是系统时钟源继续工作。外设继续工作，但可以有选择地禁止。WDT在使能时使用内部LPRC 时钟源工作，而且如果WDT没有被软件清零，它可以通过复位器件来检测系统软件的异常情况。可以使用WDT后分频器选择不同的WDT超时周期。WDT也可用于将器件从休眠或空闲模式唤醒。
上传时间： 2014-02-01
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白皮书：采用低成本FPGA实现高效的低功耗PCIe接口 了解一个基于DDR3存储器控制器的真实PCI Express® （PCIe®） Gen1x4参考设计演示高效的Cyclone V FPGA怎样降低系统总成本，同时实现性能和功耗目标。点击马上下载！
上传时间： 2013-11-16
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本文主要介绍Cyclone V FPGA的一个很明显的特性，也可以说是一个很大的优势，即：采用低功耗28nm FPGA减少总系统成本
上传时间： 2013-10-26
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随着智能手机功能日益丰富完善以及移动互联网的迅速发展，智能手机的功耗管理就显得越来越重要了。传统的关于功耗管理都是从显示屏、网络模块（GPRS/WiFi）和处理器等入手，文中通过优化GPS软件实现低功耗。通过阐述现在导航软件的工作原理并分析手机定位导航功耗情况，最后通过对比测试当前android系统4大主流导航软件功耗情况，并结合自己提出的低功耗编程以及软件运行流程，设计并实现了一款低功耗GPS导航软件，通过测试，验证了该软件的可行性以及低功耗特性。
上传时间： 2013-10-13
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由于近些年来智能电网的大力发展需求出现了各种自动抄表系统的应用方案，但各有不足之处未能真正在我国广泛采用。为了实现智能电网自动抄表系统的真正应用，设计了一种易于实现的、网络开销小并低功耗的无线网络，它采用ARM和MCU作为自动抄表系统的无线集中器硬件平台，并搭配Sub-GHz的射频收发模块，集中器与节点设备之间采用自定义协议的自动组网形式， 可实现50个节点自动灵活组网，而且网络开销小只占用4 k存储空间。整个系统具有实用性和应用性强的特点。
上传时间： 2013-10-17
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