Silicon Labs EFM32小壁虎系列MCU,基于Cortex M0/M3/M4系列ARM内核,是当今全球最低功耗的MCU。EFM32为低功耗而生,其在设计之时,就考虑到用户的不同需要,在满足用户性能的前提下,充分降低系统功耗。在EFM32的低功耗设计中,如果说时钟管理单元CMU是基础,那么能源管理单元EMU则是低功耗实现的关键。
能源管理单元EMU通过控制在不同能源模式下各种外设单元的开启和关闭,达到降低功耗的目的,其总体架构如图1所示:
图1:EMU架构
能源模式 EMU提供5种能源模式,即EM0~EM4,各模式下的可用外设如图2所示:
图2:各能源模式下的可用外设
其中,EM0也称为活动模式,在此模式下,CPU执行指令,各外设均能被开启使用;EM1~EM4又称为低功耗模式,只能部分外设能被开启使用。 EM1也叫睡眠模式,在该模式下,MCU内核时间被关闭,各外设可使用。 EM2即深度睡眠模式,通过关闭高频振荡,使用低频外设降低功耗。 在EM3模式下,低频外设被关闭,只保留异步外设工作。 当MCU进入EM4关闭模式,所有的振荡器和电压调整器都被关闭,只能通过复位或特殊引脚的脉冲沿唤醒MCU。
模式转换 当EFM32复位后,即进入EM0模式,通过软件可转换至其它低功耗模式;在低功耗模式下,可通过唤醒事件进入EM0模式,其模式转换图如图3所示:
图3:模式转换图
功耗 EFM32在各种模式下的功耗如图4所示:
图4:各模式功耗
在EM0和EM1模式下,EFM32每MHz的功耗分别为150uA和45uA,此时可通过降低运行频率来降低功耗;在EM2模式下,EFM32的功耗降至0.9uA,此时片内的低功耗外设,如LETIMER、LEUART等仍在工作;进入EM3模式后,EFM32的功耗进一步降低至0.6 uA,此时仍可响应异步外设;在EM4模式下,EFM32的功耗降低至极致,只有20nA,但GPIO仍能响应用户的唤醒需求。
总结 综上所述,EFM32的能源管理模式设计得非常灵活,既考虑到用户有可能需要全速运行提升性能,又考虑到各种不同场合的低功耗应用,在实现功能的前提下,尽量减少MCU全速运行的时间,尽可能多的关闭不需要用的外设,使EFM32无论是执行效率还是功耗,都更胜一筹。作为当今全球功耗最低功耗的MCU,EFM32成为电池供电等对低功耗要求较高场合的不二之选!
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