超低功耗8位MCU

超低功耗8位微控制器（MCU）是专门设计用于能源敏感型应用的处理器，它们能够以极低的功耗运行，非常适合电池供电的可穿戴式智能设备。可穿戴设备通常需要长时间运行而不经常更换电池，这要求其中使用的MCU必须优化能耗，例如计步器、心率计以及其他健康监测设备。 超低功耗8位MCU的关键特性包括以下几个方面： 1. 高性能RISC CPU：采用小型指令集，具有如分支指令外的所有单周期指令，确保了执行效率。提供了高达32MHz的操作速度，使得MCU能快速响应，同时又保持了低能耗。 2. 灵活的振荡器结构：超低功耗8位MCU一般会提供内部、外部多种振荡器模式，这允许设计者根据需要选择最合适的时钟方案。例如，内部振荡器可以是精确的32MHz振荡器，并能软件选择从31kHz到32MHz的频率范围。低功耗振荡器则适用于在不频繁地执行任务时降低功耗。 3. 极低功耗管理：在睡眠模式下，某些超低功耗MCU可以实现20nA@1.8V的待机电流，这得益于其精心设计的电源管理系统，确保了在设备不活跃时消耗最小的电能。 4. 中断能力和硬件堆栈：提供了中断能力，并能自动保存和恢复上下文，这对于实时反应外部事件至关重要，同时硬件堆栈可以实现深度嵌套调用，而无需软件介入。 5. 看门狗定时器（WDT）：这是一个硬件组件，用于监控软件是否正常运行，以防程序死锁或崩溃。看门狗定时器可以在未得到及时喂狗的情况下复位系统，确保设备的可靠性。 6. 编程与调试：支持在系统编程（ICSP）和在系统调试（ICD），这对于设备现场更新固件或进行问题诊断非常有帮助。ICSP还支持增强型低电压编程（LVP），允许低电压下进行编程操作。 7. 特殊功能模块：除了基础的CPU和存储功能外，这类MCU还通常包括模拟功能模块，如模拟-数字转换器（ADC）、模拟比较器、电压参考模块等，以便更有效地处理模拟信号。 8. 高级电源管理：具有睡眠模式、待机模式和多个时钟模式，可以在不同操作条件下优化功耗。 在设计时，微控制器的功耗管理能力是关键因素之一，特别是在可穿戴设备这种长期依赖电池供电的应用场合。除了选择低功耗的MCU外，系统设计人员还必须考虑到代码效率，以减少CPU的功耗，并最大限度地延长电池寿命。在编程过程中，需要确保及时关闭或降低那些不活跃模块的功耗，如关闭ADC和外部设备，以及在处理完毕后及时进入睡眠模式。