软硬件低功耗设计( 二 ) _电池

避免IO漏电
“漏电”是什么意思呢？漏水大家一定熟悉吧，容器开了个口，水往低处流嘛，一样的道理，MCU与模组或者与其他芯片之间免不了要进行通讯，拿最基本的串口来说，下面表格的连接方式通讯肯定没问题…
但是考虑一下，如果一个MCU不需要工作，下电以降低功耗之后会发生什么事情？

文章插图
主MCU的RX一般会保持高电平以等待串口下降沿的到来，直连之后，这个高电平便会“漏电”到你下电的MCU，引起功耗的增大，设计中要避免这种IO直连的设计。
TX
RX
RX
TX
GND
GND
以上这种情况，可以采用信号隔离的方式处理，方法也很多种，简单介绍一种：
不需要工作时候，隔离芯片是没有电的，需要使用的时候，供电即可。
硬件设计小结
关于硬件的设计是方方面面的，大家伙一定要注意硬件设计上的低功耗考虑，成熟的电路也越累越多，小飞哥列举的不过皮毛，欢迎大家一起交流更多好的方案与考虑。
软件设计
低功耗从硬件上能够解决一部分，但单纯依靠硬件肯定是不行的，需要软件的密切配合，才能达到最好的效果。
软件设计通常需要考虑一下几种情况
GPIO引脚的模式配置
对于GPIO的模式，就拿STM32来说，模式多达8种，4种输入，4种输出，那应该配置为什么模式，系统功耗才会比较低呢？
仅讨论产品休眠模式下，GPIO的配置，正常工作按照需要该怎么配置就怎么配置就可以了~
对于没有用到的GPIO，需要配置为模拟输入状态
从中，可以看到有个选项，意思是，为了省电，不用的GPIO可以配置为模拟输入模式。
前面说了模式那么多，为什么选择模拟输入模式呢？
模拟输入模式：信号从左边编号1的端口进入，从右边编号2的一端直接进入ADC模块。这里我们看到所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器，均处于断开状态，因此“输入数据寄存器”将不能反映端口上的电平状态，也就是说，模拟输入配置下，CPU不能在“输入数据寄存器”上读到有效的数据。
用到的IO同样需要关注，先来看一个由于IO配置不正确导致的功耗问题。
休眠模式一般能通过专门设计的唤醒引脚或者中断触发唤醒，例如，通过串口中断唤醒MCU，进而通讯获取数据等，由于串口协议起始位是低电平，所有MCU的RX要保持高电平才能更好地检测到数据，但如果仅仅是设置了输入模式，恐怕还不够，对比一下下面的配置结果：

文章插图
仅仅配置了输入模式，硬件设计无上拉，软件未配置上拉，结果电流测出来有29uA，而正确的电流应该在0.7uA以下
再来看配置为上拉输入之后，电流降为0.63uA，恢复正常。
对于比较简单的MCU来说，GPIO模式可能比较少，并没有模拟输入的配置，设置下拉配置也没有，只有上拉，那也不用慌，对于此类MCU，可以配置为输入上拉或者输出低模式，输入上拉肯定没问题的，但是配置为输出低的时候要注意了，看下图：
此时若配置为了输出低，会产生什么结果？WC，竟然多了VCC/R6的消耗，很明显，此时配置输出低是不合适的，若外部无连接，配置输出低是没问题的。
关于GPIO的配置还有很多，要参考具体的外设进行适当的配置。
关掉不需要的外设
在休眠状态下，除了保留必要的功能外，应该关掉所有不需要的外设的时钟源，避免造成额外的功耗消耗。
降低时钟频率