滿足穿戴式應用　MCU廠力拼低功耗設計

　　為了符合大多數(shù)穿戴式裝置對于低功耗的需求，微控制器(MCU)廠商除戮力將系統(tǒng)待機及操作電流降至最低外，亦致力優(yōu)化MCU處于睡眠狀態(tài)的耗電情形，將成為MCU廠能否成功搶進穿戴式市場的重要指標。

　　新唐科技微控制器產品中心協(xié)理林任烈表示，為了讓MCU達到超低功耗的表現(xiàn)，廠商在開發(fā)MCU時通常會導入睡眠模式(SleepMode)設計，讓MCU在非系統(tǒng)運作高峰期的大部分時間，能夠處于低耗電的睡眠狀態(tài)，進一步降低裝置整體運作功耗。

　　林任烈進一步表示，符合穿戴式裝置需求的低功耗MCU其操作電流(OperatingCurrent)除須達到180微安培(μA)以下的水準外，在睡眠模式下的待機電流(Stand-byCurrent)也須低于1微安培;不過，當MCU處于睡眠模式時，系統(tǒng)并非完全靜止不動，因此如何優(yōu)化整個裝置在MCU處于睡眠模式下的系統(tǒng)設計，讓裝置更省電，便成了MCU廠商戮力改善的另一重點。

　　其中，快速喚醒時間即是首要關鍵。據(jù)了解，MCU廠商為了達到節(jié)能目的，常在MCU中加入各種運行模式，光是睡眠模式可能就有好幾種;以愛特梅爾(Atmel)的SAM4L系列為例，其便可支援睡眠、待機、保存和備用等四種睡眠模式。

　　因此林任烈強調，在多種復雜的運行模式下，如果總是要花上長時間才能讓MCU從睡眠模式中喚醒系統(tǒng)，將難以真正降低系統(tǒng)功耗;因此，各家廠商除了導入睡眠模式設計外，亦極為注重如何加速喚醒時間。目前市面上MCU在喚醒時間的表現(xiàn)平均水準約為5～8毫秒(ms)，新唐科技NANO系列的喚醒時間則約為6毫秒。

　　另一方面，MCU與周邊感測器、無線射頻(RF)元件的傳輸介面亦攸關MCU是否能達到有效睡眠模式的關鍵。林任烈解釋，由于睡眠模式中MCU與周邊元件的運行方式系隨著資料傳輸速度而變動，也就是資料傳輸速度愈快，MCU與周邊元件喚醒/工作模式切換的時間就愈短;因此，串列周邊介面(SPI)、I2C、輸入/輸出(I/O)接腳等傳輸介面的設計重點就是「搶快」，愈高速的傳輸介面才能愈快喚醒MCU，并且縮短MCU處理資料的時間，從而讓裝置更省電。

　　林任烈補充，現(xiàn)在愈來愈多訴求低功耗與高效能的MCU也開始導入可加快記憶體存取速度的多通道直接記憶體存取(DMA)控制器。據(jù)了解，DMA控制器能在不喚醒MCU的狀態(tài)下執(zhí)行及分配資料存取;亦即，DMA控制器能將多筆資料分配儲存至靜態(tài)隨機存取記憶體(SRAM)及快閃記憶體(Flash)中，待記憶體儲存至一定容量后再喚醒MCU使其能一次處理多筆資料，讓進入睡眠模式的MCU不會被輕易打擾。

　　除了上述設計環(huán)節(jié)之外，芯科實驗室(SiliconLabs)則是透過優(yōu)化低功耗感測器介面(LowEnergySensorInterface,LESENSE)和周邊反射系統(tǒng)(PRS)的設計，開發(fā)出該公司旗下的超低功耗MCU--EFM32Gecko。該MCU即使進入睡眠模式，各周邊元件如類比數(shù)位轉換器(ADC)等，亦能自行配對、自主性擷取與傳遞資料。