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2020年01月11日 | 影响单片机功耗的因素有哪些
2020-01-11 来源：eefocus
最近一周一直在做pic单片机功耗问题。由于项目使用电池供电，所以功耗问题显得非常重要。根据数据手册以及网络上的资料，影响单片机功耗主要由以下几个因素：
1：所有I/O引脚保持为高阻输入高点平或低电平
2：关闭比较器和CVref（可编程偏上参考电压）、WTD、T1OSC、BOR（欠压复位）等
3：PORTB片内弱上拉
4：所有不用的模块全部关闭，在用到时再打开
5：MCLR引脚必须处于逻辑高电平
PIC单片机在执行SLEEP指令后进入睡眠省电模式。进入SLEEP模式后，主振荡停止，如果看门狗在烧写时打开了，看门狗定时器将被清并保持运行。I/O口，周边模块和内部RAM将保持原来状态，所以如果要求睡眠后有很低功耗，应该在进入SLEEP前把IO口置为高阻抗的输入状态，不用的模块也要关闭。另有些周边模块与主时钟有关，如在异步模式下的USART，将不工作。
唤醒SLEEP的条件有很多，如IO口电平变化，AD转换结束，外部复位、看门狗溢出等，具体请参考数据手册。
当执行SLEEP指令时，PC+1的指令被预取指，当器件被一个中断条件唤醒时（这个中断的应是已使能的），如果GIE（全局中断使能位）为0，器件将继续执行SLEEP指令下面的指令。如果GIE为1，器件将执行已预取的PC+1指令后跳到0004H的中断入口。所以建议SLEEP后面紧跟着的一条指令最好是个NOP。
外部手动复位MCLR将唤醒器件并RESET，表示状态的标志位含义详见数据手册。
看门狗定时器在SLEEP下溢出将唤醒器件，然后执行SLEEP下面的指令，也有标志位指示状态。
进入SLEEP后，主振荡停振，和主振荡相关的模块都会停止工作，A/D 。液晶驱动。看门狗等模块还是要在SLEEP指令执行之前关闭的。这样功耗才会最低。
关于I.O口。在16C926的DATA SHEET里，还是说到了一些。所有的I/O口，都有确定的接VDD或者VSS，而不能悬空。进入SLEEP前，所有的I/O应该置为输入口，接上拉或下拉。
对于PORTB口有内部上拉功能的应该选择不上拉。
这个项目就是因为没有关闭BOR在休眠时电流达到50UA而搞了近一周的时间才发现问题。
下面是一位网友的测试数据：
测试条件：PIC16F676使用内部4MHzRC振荡，电源电压5V，测试在睡眠下的消耗电流
单片机在外部IO口设置成输入并有固定电平的情况下，程序进入一个NOP指令和跳转指令的死循环后耗电约1.26mA
1.SLEEP之后：WDT开并256分频，每2.3秒左右唤醒一次，所有IO口为数字输入口，直接接高电平或低电平。5V，0.159mA，主要配置：_INTRC_OSC_NOCLKOUT & _WDT_ON & _PWRTE_ON & _MCLRE_OFF & _BODEN
2.上面的程序没动，只是配置& _BODEN_OFF，电流降为8.5μA，其它配置变化对电流消耗影响不大，WDT开与不开只差0.1μA，可见BROWN OUT DOWN功能是个耗电大户。
3.上面的配置、程序没动，所有IO输入口悬空，结果电流变为0.8-1mA，以上均没开电平变化中断，而且手接近单片机电流变的更大。可见虽然IO口看似没有吸收电流，但干扰电平引起单片机内部比较器频繁翻转的电流可以说很惊人。
4.以上配置，仅将WDT分频比改为1:1，各IO口仍然接固定电平，此时单片机WDT约每1.8mS唤醒一次，电流为8.8μA，可见RC的唤醒很省电。
5.以上配置，WDT1:256分频，将所有IO口设置成输出，并输出低电平，IO口不接任何负载，结果电流为9.5μA，与输入相比多了1μA。可见IO口的驱动也是要能量的。
6.以上配置，WDT1:256，各AD输入口设置成AD输入，其它设置成IO输入，均接固定电平，ADON置1，GO为零，此时AD模块开启，转换未开始，转换时钟采用系统时钟的1/8，电流8.8μA基本无变化，转换时钟采用AD独立RC振荡，电流仍为8.8μA，独立RC振荡，GO置1，转换完成后继续AD转换，电流为9.2μA，期间没有空余采样电容的充电时间，可见AD转换并不怎么耗电。
7.关闭AD，开启RA口的弱上拉，有弱上拉的IO悬空，WDT 1:1，电流8.8μA，将弱上拉的IO口其中一脚接地，电流猛增至212.4μA，换算下来一个弱上拉相当于一个24KΩ左右的电阻。
综上所述，耗电大户有两个：第一大户是悬空的输入脚，第二大户为弱上拉时IO口接地。第三大户为BROWN OUT DOWN RESET（电压过低复位）。若要省电的话不妨以此参考。此次试验是单片机没有任何外围电路的情况下测得，当然外围电路比较复杂，设计省电模式其它电路的耗电也要考虑。若要非常省电，那么每个功能是否开启都是锱珠必较的。
史海拾趣
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