用Launchpad将低功耗进行到底！

lw3968

用Launchpad将低功耗进行到底！ [复制链接]

  自打第一天接触430系列开始，430低功耗一直是深深地留在我的印象里，每当工作中要求功耗比较严格时，MSP430一直是偶考虑的首选。更让偶惊叹的是看到丁工讲的Launchpad视频教程时，用苹果串起来对控制液晶显示模块供电(偶猜测它的主控芯片是L092系列的，因为这个系列的供电只有0.9v),让偶对低功耗的充满着一片想象。现在我从以下几个方面来讲我眼中的430为什么会那么低功耗（比如一颗纽扣电池能用10年之久）。

  首先用同一标准来衡量430。自己算计系统中通常采用W/MIPS来衡量处理器的功耗与性能关系的。我们大部分人都用过x86结构的51，它是CICS架构,使用的是集中指令，通俗的讲，就是它内部通过硬件实现了很多特殊的功能，我们通过CICS，简单几句就可以完成对数据的操作存储，CICS架构的功耗普遍不会很低，我记得去年做的一个项目中，用了ST的芯片，用公司的内部仪器测试了它全速运行的动态电流，基本上到达了15mA/MIPS。而采用RICS架构的单片机则有MSP430与MICROCHIP（不好意思，到现在为止，我只接触过这两种RICS架构的mcu，如果还有其他单片机也是这个架构的，希望跟帖回复，有网友说了M0的），去年年底的时候，microchip公司发布了PIC24F列的某款芯片，官网介绍说它在全速运行时达到了150uA/MHZ，而TI的FRAM则是低于110uA/MHZ,据官网上的说法是这个月供货的以MSP430FR58xx系列金刚狼MCU到达了有可能更低的功耗，可以说MSP430的功耗平台确实无人能及。偶在不断惊叹的同时，也是不断对TI的崇拜。

  上面采用了对架构，功耗与性能之比对mcu进行了分析。现在对内部硬件模块进行分析。由于msp430具有不同模块，疑问?MSP430为什么会有不同模块，因为在这个模拟量的现实世界中，存在着不同频率的信号，有高至很高的，也有底至很低的。在mcu与外部接口中，大部分的信号相对cpu与ram的存取与读写信号来说是低速信号，由于速度越高，需要的电流越大，功耗越大。所以在单片机中不需要以同样高的速度给外围接口提供时钟，这没必要，也是浪费，在功耗要求很严格的地方这也是致命伤，这时就出现了时钟分频，给不同模块，提供不同时钟，甚至不工作的模块可以停止掉，对于无时不刻都在运行的mcu来讲这就省下了很多的能源了，所以请不要小看低功耗，这个将成为未来评价单片机的重要参数。如果还不是很清楚，不同的时钟信号，我可以举个通俗的例子，比如我们的电脑主板，主板上三大用电大户，大家应该知道吧，用电大小依次从大到小排列，cpu，北桥，南桥。我们可以把cpu比喻成皇帝，北桥比喻成各个吏部，而南桥比喻成各个衙门，皇帝是不会与衙门打交道，一般都是通过各个吏部来处理事情的，cpu也基本上很少和南桥打交道的，cpu 是和北桥打交道的，cpu都是通过北桥来间接处理时间的，这就对cpu起到了一个隔离的保护，因为它能处理更多更复杂的事情，如果你让它给你处理检测键盘按键的功能，那实在是太浪费这里的cpu了，这里的cpu根本不是这块料（就像皇帝都不直接给人民办好事）。吏部主要做些什么，在主板中处理高速信号，比如，ddr的读写，显卡的操作，再就是与cpu进行通信，与cpu主要讲这些事情，显卡怎么读，送多少东西给显卡，显卡现在运行到了什么状态，内存从哪里开始，是读还是写，这个结果放到哪里去等等，提供给它们的信号就是高速的，因为它们能在同一个频率对话，也就是它们为什么用电这么大的原因，南桥主要处理开关机电路，键盘，usb，鼠标等相对于cpu和北桥信号的低速信号。南桥衙门就每天设立在哪里，看看每天有谁谁告状，简单的偷鸡摸狗的事，该打的打，改关的关，一般能处理掉。实在处理不了的交给吏部，吏部解决不了的再给皇上，如果衙门直接交给皇上，这就叫跨级上奏，大部分都要死翘翘了。所以虽然cpu很厉害但它是不直接管南桥的。因此在主板上，经常看到cpu散热时加个风扇，北桥就加个大型散热片，南桥则用小型的散热片，甚至看到过有的南桥直接裸露在外面。

  接下来的问题是，我们拥有了这么低的低功耗平台，作为使用者，我们有权利也有这个义务将这个低功耗发挥到极致。丁工在视频中讲过，msp430中有5个低功耗等级，但常用的是LPM0,LPM3，LPM4.LMP1和LPM0相近，LPM2与LPM3相近，他俩不常用，常用其他等级的低功耗模式代替了。下面我通过Launchpad板，对LED1的闪烁进行低功耗编制如下：

#include <msp430g2553.h>

 void main(void)

{

int i ;

BCSTL1 != DIVA_1;            //ACLK/2

BCSTL3 ! =LFXT1S_2;            //ACLK = VLO

WDTCTL = WD_ADLY_1000; //看门狗工作于定时器模式

IE1 != WDTIE;                    //看门狗中断允许

P1DIR = 0XFF;                    //设置Led1为输出

P1OUT != 0X01;                  //驱动输出高电平

while(1)

{

P1OUT = ~P1OUT;              //灯状态取反

for(i = 1000;i > 0;i--)

{

；

}

_BIS_SR(LPM3_bits + GIE);         //进入LPM3，AClk活动的

}

#pragma vector = WDT_VECTOR //看门狗中断处理

__interrupt void watchdog_timer(void)

{

_BIC_SR_IRQ(LPM3_bits);                //清除LPM3，唤醒cpu

}

 

第一次的新发帖，如果写的不好与错误的地方，站内短信通知我，我将尽快修改，以免误导其他读者，谢谢。

[ 本帖最后由 lw3968 于 2012-6-26 17:30 编辑 ]

juring

支持原创~

shengqun

写得不错！支持！

常见泽1

楼主对内部结构很有研究啊

elulis

很酷的分析！
430的低功耗做的的确很好，不过M0的W/MIPS会更低一些，毕竟32位+流水线，但是和430比唤醒速度、BOR功耗等等还是430更出色，各有所长啦。
ps，代码中的循环延迟用定时器会更省电一些，不过在LED功率远超MCU功率时意义不大。

lw3968

M0的 关注不久，它的功耗确实很诱惑人的，就等有机会给已经成熟的东西升级，

xjq001

楼主分析的不错，经验也很丰富

一个小白

哈哈，支持一下

457887107

avr 也是risc的
哈佛结构的

eyue

顶你

role_2099

很精彩的文章，多谢分享

yushuijing

怎么一编译全是错误 啊！！！我拿iar编译的

lw3968

第一我贴出的是部分源码，我在帖子中讲了。还有就是我用的是ccs3.1的版本。
所以不要随便复制黏贴代码，主要的是理解就好。