2020年02月28日 | 如何降低pic单片机的功耗？

2020-02-28 来源：eefocus

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。

降低 pic单片机功耗

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