原创 从EFM32看低功耗MCU设计

EFM32是挪威Energy Micro公司一款32位低功耗MCU(它的壁虎LOGO即取此意)，据Energy Micro中国区总经理兼销售总监苏子杰介绍，EFM32在低功耗方面采用了多种技术，使之与ST、TI、NXP和Microchip的16位和32位产品相比表现出更好的低功耗性能。

EFM32 MCU采用ARM Cortex-M3内核, 在设计上大大减少了活跃模式的电源消耗。在基准测试中，32 MHz的EFM32实际需要3V的供电，以180 uA/MHz的能量运行正确的Flash代码。EFM32可以提供所有基础功能，如：实时计数器、RAM和CPU保持、掉电检测和深度睡眠模式中的开机重设，全部功能只用到0.9uA的能量。

EFM32实现低功耗的一个重要方法在于减少深度睡眠的唤醒时间。通常，在目标应用中MCU的工作周期其实很短，在深睡眠状态可停留高达99%的时间，而每次唤醒都会消耗能量，在唤醒期间处理器必须等待振荡器和电源系统稳定下来才能开始执行代码，因此等待期间所耗费的能量就被浪费了，如果能够减少唤醒时间，就可以降低这部分浪费。还有一个问题是，MCU应用还会影响实时要求，唤醒时间必须保持最短才能使MCU能够在一段时间内回应一个事件。由于一些应用要求的延迟比一些MCU的唤醒时间还长，设备通常并不能完全进入深度睡眠。为了解决这个问题，EFM32采用了各种设计技术将深度睡眠的唤醒时间减少到了仅需2 us，确保CPU开始处理任务时所用的能量最少。

EFM32的另一个特点是它采用了一个特殊的MCU架构，该架构可使CPU自动保留外围设备功能，在CPU深度睡眠的同时，外围依旧可以工作。EFM32通过两条32位总线引入一个可编程互连结构，称为外围反射系统，该系统可使外围设备之间的交流不受CPU干预，在不需要CPU工作时自行工作，从而实现减少功耗的目标。这非常适合诸如热表、水表等非实时处理而需实时控制的应用。

EFM32通过两条32位总线引入一个可编程互连结构构成外围反射系统

基于这一架构，EFM32的外围设备功能块特别做了低功耗操作设计，如MCU sport的8通道12位ADC在全分辨率时使用350uA和1 Msamples/1秒的转换率；一个4x4节的LCD控制器只用550nA的sporting集成电压增强、对比度、动画和闪烁功能；而特殊的低能量UART和有32kHz时钟的完整UART，数据传输速度达9600波特时仅消耗150nA。

据悉，目前EFM32系列除了已推出的23Tiny Gecko和25 Gecko外，Energy Micro将在9、10月份分别推出48 Giant Gecko和20 Zero Gecko（ARM Cortex-M0内核），主要是Flash容量、LCD驱动、USB驱动资源的不同配置。另悉，Energy Micro还将推出EFR系列MCU（LOGO是飞虎），首个产品是3合1带无线收发器和网络处理器的EFR4D。该系列将凭借低功耗的优势直接面向ST的STM32W和TI的eZ430的市场。

EFM32与竞争产品在功耗方面的对比