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A）系统总线频率应当尽量低
单片机内部的总电流消耗可分为运行电流和漏电流两部份。单片机集成度越高，环境温度越高，漏电流也越大。在单片机运行时，开关电 路不断地由“1”变“0”、由“0”变“1”，内部电容不停地充放电，这些都是单片机运行时电流的主要来源。要实现开关电路快速关断和电容的快速充放电， 需要比较大的电流。运行电流几乎是和单片机的时钟频率成正比的，因此尽量降低系统时钟的运行频率可以有效地降低系统功耗。
B）选择适合低功耗的单时钟方案
单片机时钟是使用锁相环、外部振荡器，还是内部振荡器，这与单片机的功耗有很大关系。现代单片机普遍采用锁相环技术，允许用户在片外使用频率较低的振荡器，通过程序控制，系统时钟可以在一个很宽的范围内调整，总线频率往往能升得很高，但是会带来额外的功率消耗。仅仅就时钟方案来讲，使用外部振荡器且不使用锁相环是功率消耗最小的一种。
C）选择适合低功耗的双时钟方案
有些场合的应用比较复杂，对MCU的速度要求也很高。尽管采用新的半导体工艺，但MCU速度越高，一般来说功耗也越大。因此很多高速MCU提供了双时钟系统，并允许MCU在运行中实时快速的进行时钟切换，以达到降低功耗的目的。
SilabsMCU带有内部高速振荡器，又可以使用外部振荡器，并且可以在CPU运行中实时高速地进行内、外振荡器切换。这对于间歇工作的系统是一种非常好的低功耗方式。当要处理数据时，使用内部高速振荡器；当CPU空闲时，切换到外部低速振荡器，以降低功耗。
使用每MIPS功耗来衡量MCU的低功耗性能是相对比较准确
尽管我们强调要降低单片机系统的功耗，必须尽量降低单片机的系统时钟。但使用每MIPS功耗来衡量MCU的功耗与之并不矛盾。这是相对的，要具体问题具体分析。
例如，执行一个需要10K条指令的任务，甲MCU的工作电流为3mA，速度为10MIPS，则甲MCU需要工作1mS完成该任务，消耗3mA×1ms×Vcc，然后甲MCU就可以进入低功耗模式了。
而乙MCU的工作电流为1mA，速度为2MIPS，则乙MCU需要工作5ms完成，这样乙MCU完成该任务的消耗为1mA×5ms×Vcc。
从上面的例子我们可以得出结论：电流大但速度快的MCU可能更省电。
应用软件设计
应用软件设计对于一个低功耗系统的重要性常常被人们忽略。一个重要的原因是，软件设计上的缺陷并不像硬件那样容易发现，同时也没有一个严格的标准来判断一个软件的低功耗特性。但是设计者如果能尽量将应用的低功耗特性反映在软件中，就可以避免那些“看不见”的功耗损失。
用“中断”代替“查询”
在没有要求低功耗的场合，程序使用中断方式还是查询方式并不重要。但在要求低功耗场合，这两种方式相差甚远。使用中断方式，CPU可以什么都不做，甚至可以进入等待模式或停止模式；而查询方式下，CPU必须不停地访问I/O寄存器，这会带来很多额外的功耗。
用“宏”代替“子程序”
子程序调用的入栈出栈操作，要对RAM进行两次操作，会带来更大的功耗。宏在编译时展开，CPU按顺序执行指令。使用宏，会增加程序的代码量，但对不在乎程序代码量大的应用，使用宏无疑会降低系统的功耗。
尽量减少CPU的运算量
减少CPU的运算工作量，可以有效地降低CPU的功耗。减少CPU运算的工作可以从很多方面入手：
A）用查表的方法替代实时的计算；
B）不可避免的实时计算，算到精度够了就结束，避免“过度”的计算；
C）尽量使用短的数据类型，例如，尽量使用字符型的8位数据替代16位的整型数据，尽量使用分数运算而避免浮点数运算等。
让I/O模块间歇运行
A）不用的I/O模块要关掉，间歇使用的I/O模块要及时关掉，以节省电能。
B）不用的I/O引脚要设置成输出或设置成输入，用上拉电阻拉高。
总之，在单片机系统设计过程中，深入理解单片机低功耗的特性，并在硬件和应用软件的设计过程中充分利用单片机的低功耗特性，来设计出符合低功耗要求的产品。 |
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