最近一周一直在做pic單片機(jī)功耗問(wèn)題。由于項(xiàng)目使用電池供電,所以功耗問(wèn)題顯得非常重要。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)以及網(wǎng)絡(luò)上的資料,影響單片機(jī)功耗主要由以下幾個(gè)因素:
1:所有I/O引腳保持為高阻輸入高點(diǎn)平或低電平
2:關(guān)閉比較器和CVref(可編程偏上參考電壓)、WTD、T1OSC、BOR(欠壓復(fù)位)等
3:PORTB片內(nèi)弱上拉
4:所有不用的模塊全部關(guān)閉,在用到時(shí)再打開(kāi)
5:MCLR引腳必須處于邏輯高電平
PIC單片機(jī)在執(zhí)行SLEEP指令后進(jìn)入睡眠省電模式。進(jìn)入SLEEP模式后,主振蕩停止,如果看門(mén)狗在燒寫(xiě)時(shí)打開(kāi)了,看門(mén)狗定時(shí)器將被清并保持運(yùn)行。I/O口,周邊模塊和內(nèi)部RAM將保持原來(lái)狀態(tài),所以如果要求睡眠后有很低功耗,應(yīng)該在進(jìn)入SLEEP前把IO口置為高阻抗的輸入狀態(tài),不用的模塊也要關(guān)閉。另有些周邊模塊與主時(shí)鐘有關(guān),如在異步模式下的USART,將不工作。
喚醒SLEEP的條件有很多,如IO口電平變化,AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,外部復(fù)位、看門(mén)狗溢出等,具體請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)。
當(dāng)執(zhí)行SLEEP指令時(shí),PC+1的指令被預(yù)取指,當(dāng)器件被一個(gè)中斷條件喚醒時(shí)(這個(gè)中斷的應(yīng)是已使能的),如果GIE(全局中斷使能位)為0,器件將繼續(xù)執(zhí)行SLEEP指令下面的指令。如果GIE為1,器件將執(zhí)行已預(yù)取的PC+1指令后跳到0004H的中斷入口。所以建議SLEEP后面緊跟著的一條指令最好是個(gè)NOP。
外部手動(dòng)復(fù)位MCLR將喚醒器件并RESET,表示狀態(tài)的標(biāo)志位含義詳見(jiàn)數(shù)據(jù)手冊(cè)。
看門(mén)狗定時(shí)器在SLEEP下溢出將喚醒器件,然后執(zhí)行SLEEP下面的指令,也有標(biāo)志位指示狀態(tài)。
進(jìn)入SLEEP后,主振蕩停振,和主振蕩相關(guān)的模塊都會(huì)停止工作,A/D 。液晶驅(qū)動(dòng)??撮T(mén)狗等模塊還是要在SLEEP指令執(zhí)行之前關(guān)閉的。這樣功耗才會(huì)最低。
關(guān)于I.O口。在16C926的DATA SHEET里,還是說(shuō)到了一些。所有的I/O口,都有確定的接VDD或者VSS,而不能懸空。進(jìn)入SLEEP前,所有的I/O應(yīng)該置為輸入口,接上拉或下拉。
對(duì)于PORTB口有內(nèi)部上拉功能的應(yīng)該選擇不上拉。
這個(gè)項(xiàng)目就是因?yàn)闆](méi)有關(guān)閉BOR在休眠時(shí)電流達(dá)到50UA而搞了近一周的時(shí)間才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
下面是一位網(wǎng)友的測(cè)試數(shù)據(jù):
測(cè)試條件:PIC16F676使用內(nèi)部4MHzRC振蕩,電源電壓5V,測(cè)試在睡眠下的消耗電流
單片機(jī)在外部IO口設(shè)置成輸入并有固定電平的情況下,程序進(jìn)入一個(gè)NOP指令和跳轉(zhuǎn)指令的死循環(huán)后耗電約1.26mA
1.SLEEP之后:WDT開(kāi)并256分頻,每2.3秒左右喚醒一次,所有IO口為數(shù)字輸入口,直接接高電平或低電平。5V,0.159mA,主要配置:_INTRC_OSC_NOCLKOUT & _WDT_ON & _PWRTE_ON & _MCLRE_OFF & _BODEN
2.上面的程序沒(méi)動(dòng),只是配置& _BODEN_OFF,電流降為8.5μA,其它配置變化對(duì)電流消耗影響不大,WDT開(kāi)與不開(kāi)只差0.1μA,可見(jiàn)BROWN OUT DOWN功能是個(gè)耗電大戶(hù)。
3.上面的配置、程序沒(méi)動(dòng),所有IO輸入口懸空,結(jié)果電流變?yōu)?.8-1mA,以上均沒(méi)開(kāi)電平變化中斷,而且手接近單片機(jī)電流變的更大??梢?jiàn)雖然IO口看似沒(méi)有吸收電流,但干擾電平引起單片機(jī)內(nèi)部比較器頻繁翻轉(zhuǎn)的電流可以說(shuō)很驚人。
4.以上配置,僅將WDT分頻比改為1:1,各IO口仍然接固定電平,此時(shí)單片機(jī)WDT約每1.8mS喚醒一次,電流為8.8μA,可見(jiàn)RC的喚醒很省電。
5.以上配置,WDT1:256分頻,將所有IO口設(shè)置成輸出,并輸出低電平,IO口不接任何負(fù)載,結(jié)果電流為9.5μA,與輸入相比多了1μA??梢?jiàn)IO口的驅(qū)動(dòng)也是要能量的。
6.以上配置,WDT1:256,各AD輸入口設(shè)置成AD輸入,其它設(shè)置成IO輸入,均接固定電平,ADON置1,GO為零,此時(shí)AD模塊開(kāi)啟,轉(zhuǎn)換未開(kāi)始,轉(zhuǎn)換時(shí)鐘采用系統(tǒng)時(shí)鐘的1/8,電流8.8μA基本無(wú)變化,轉(zhuǎn)換時(shí)鐘采用AD獨(dú)立RC振蕩,電流仍為8.8μA,獨(dú)立RC振蕩,GO置1,轉(zhuǎn)換完成后繼續(xù)AD轉(zhuǎn)換,電流為9.2μA,期間沒(méi)有空余采樣電容的充電時(shí)間,可見(jiàn)AD轉(zhuǎn)換并不怎么耗電。
7.關(guān)閉AD,開(kāi)啟RA口的弱上拉,有弱上拉的IO懸空,WDT 1:1,電流8.8μA,將弱上拉的IO口其中一腳接地,電流猛增至212.4μA,換算下來(lái)一個(gè)弱上拉相當(dāng)于一個(gè)24KΩ左右的電阻。
綜上所述,耗電大戶(hù)有兩個(gè):第一大戶(hù)是懸空的輸入腳,第二大戶(hù)為弱上拉時(shí)IO口接地。第三大戶(hù)為BROWN OUT DOWN RESET(電壓過(guò)低復(fù)位)。若要省電的話(huà)不妨以此參考。此次試驗(yàn)是單片機(jī)沒(méi)有任何外圍電路的情況下測(cè)得,當(dāng)然外圍電路比較復(fù)雜,設(shè)計(jì)省電模式其它電路的耗電也要考慮。若要非常省電,那么每個(gè)功能是否開(kāi)啟都是錙珠必較的。