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便携式产品的功能和性能日新月异。消费者对产品性能的要求也越来越高,需要更强大的运算能力支持;另一方面,希望产品具有更低的功耗。
尽管已经出现了很多功耗处理器,但它们的性能通常很有限。Dallas公司的系列高速微控制器在性能和功耗之间取得了一个很好的折衷,采用了8051架构——世界上最流行的微控制器之一。简单易用、丰富的I/O资源使这种微控制器深受设计者的喜爱,并被广泛接受。它的流行势头已蔓延到了便携式领域,在很多应用中都有其用武之地。
本文旨在探讨使用8051控制器时,如何降低功率的消耗,重点介绍一种改进架构的高性能8051设计。
1 时钟频率
任何微控制器设计中,决定功耗的一个首要因素就是系统的时钟频率。互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的器件功耗直接正比于时钟频率。因此,从省电的角度考虑,将处理器运行于尽可能低的频率比较有利。
图1表示一个普通的8051微控制器的典型功率曲线,一个被所有便携系统设计得所熟知的关系。一般来讲,电流随频率的变化曲线为线性,具有一定的DC偏移。这个静态电流由片由的静态电路所消耗,例如比较器、运算放大器等。其数值一般很小(