STM8L和MSP430的低功耗對(duì)比

我的測(cè)試環(huán)境如下：

1、外部晶振分頻得1M

2、一個(gè)16位定時(shí)器

3、一個(gè)按鍵中斷

4、一個(gè)串口 波特率：115200

5、一個(gè)LED燈

6、電源3.3V

7、主程序運(yùn)行：按鍵中斷從串口打印“STM8L PK MSP430”，定時(shí)器500MS中斷將LED取反。

以上硬件條件分別在STM8L和MSP430上全速進(jìn)行。實(shí)測(cè)電流進(jìn)行比較而得結(jié)果，有興趣的朋友可以試試看看。

討論說明：

低功耗一直是各大MCU廠商爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)。最近，網(wǎng)上非常流行一個(gè)視頻（意法半導(dǎo)體STM8L低能耗系列MCU技術(shù)演示），視頻中ST的工程師分別用兩個(gè)土豆，RFID線圈，一杯熱水對(duì)STM8LMCU進(jìn)行供電并使得系統(tǒng)正常運(yùn)行。這不禁讓我對(duì)STM8的運(yùn)行功耗產(chǎn)生了興趣，到底多低的電量STM8L就能工作呢？MCU內(nèi)部哪個(gè)模塊功耗最高？如何才能盡可能的降低STM8L的功耗？

首先讓我們來看看廠商DS中提供的數(shù)據(jù):
1. 工作電壓1.8V到3.6V
2. 5個(gè)低功耗模式：

• wait模式

• Low power run模式 （約消耗5.1uA）

• Low power wait模式（約消耗3uA）

• Active-halt with full RTC模式（約消耗1.3uA）

• Halt模式（約消耗350nA）

當(dāng)然，這只是廠商提供的理想功耗，在實(shí)際使用過程中，不同的應(yīng)用場(chǎng)合不同的外設(shè)甚至于不同的PCB 設(shè)計(jì)和不同的軟件編寫都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的功耗產(chǎn)生重大的影響。在下面的評(píng)測(cè)中，我們就以最基本的STM8 discovery開發(fā)板為平臺(tái)進(jìn)行STM8 RUN模式下功耗實(shí)測(cè)。當(dāng)然由于測(cè)試儀器的精度以及測(cè)試方法的影響，

首先讓我們來看看 STM8-DISCOVERY 工作電壓到底多低？

測(cè)試電路很簡(jiǎn)單，一個(gè)外置穩(wěn)壓電源，一個(gè)萬用表串聯(lián)用來測(cè)當(dāng)前電流，一個(gè)萬用表并聯(lián)用來測(cè)試當(dāng)前電壓。

在電源電壓為1.8056V時(shí)系統(tǒng)不工作，STM8板上液晶不亮。

在電源電壓為1.8135V時(shí)系統(tǒng)工作，片內(nèi)程序執(zhí)行，IDD測(cè)試當(dāng)前電流為1.12mA ，按照STM8L用戶手冊(cè)(CD00278045文檔)的介紹，我們把電流表串入JP1的2,3號(hào)引腳。此時(shí)電流表中顯示為1.08mA?；九cIDD測(cè)量一致。通過此次測(cè)量，可以認(rèn)為STM8的工作電壓介于1.80V到1.81V之間，基本滿足數(shù)據(jù)手冊(cè)上所述的1.8V供電電壓。

STM8的DS中有提到：Consumption: 195 μA/MHz，這是什么意思呢？難道系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率還和功耗有關(guān)系？

根據(jù)用戶手冊(cè)的圖17可以看到，STM8MCU所用的時(shí)鐘信號(hào)主要來自于4個(gè)地方HSE(外部高速晶振)、HIS（內(nèi)部16M RC振蕩器）、LSE(外部低速晶振)以及LSI（內(nèi)部38KHz低速振蕩器）。這四個(gè)時(shí)鐘通過選擇器進(jìn)行選擇，并通過系統(tǒng)的分頻器進(jìn)行（1,2,4,8,16,32,64，128）分頻。由于板子上沒有外接高速晶振，所以只能使用芯片內(nèi)部提供的16MHZ RC振蕩器進(jìn)行測(cè)試。為了更好的展現(xiàn)測(cè)試效果，我們對(duì)每種分頻分別進(jìn)行了測(cè)試。STM8的最高頻率為16MHz，最低頻率為16/128=125KHZ。下面各圖分別為在各種分頻系數(shù)下用板載IDD所測(cè)得得RUN模式下的消耗電流。（測(cè)試程序關(guān)閉了除ADC模塊和液晶顯示屏模塊外的所有模塊，并且電源為3.3V）。分頻分別為：1、2、4、8、16、32、64、128。

通過測(cè)試，我們可以知道，在同一電壓下，不同的工作頻率器件所消耗的電流是不一樣的，總體來看呈下降趨勢(shì)。當(dāng)這個(gè)下降卻不是完全線性的，當(dāng)系統(tǒng)分頻因子從1變?yōu)?時(shí)效果比較明顯，從8變?yōu)?6和32時(shí)，系統(tǒng)消耗電流只有微小的改變，如果系統(tǒng)的分頻因子從64變?yōu)?28基本上可以說沒有變化。如果還能夠有256分頻的話，按照前面的規(guī)律估計(jì)所消耗的電流變化也不會(huì)很大。難道這就是STM8L的極限了？當(dāng)然不是，前面我們說過，STM8 MCU有4個(gè)時(shí)鐘源，除去外部高速時(shí)鐘板子上沒有焊接外，其余三個(gè)我們都可以使用。上面我們測(cè)試的結(jié)果就是用內(nèi)部16Mhz的RC時(shí)鐘源作為主時(shí)鐘得出的，為了使得STM8工作在更低的頻率之下，我們可以選擇內(nèi)部38k低速時(shí)鐘（即LSI）作為主時(shí)鐘。以LSI為主時(shí)鐘，并且分頻因子為1時(shí)系統(tǒng)消耗電流各不相同。