抢占可穿戴应用：MCU厂商力拼低功耗设计

　　为了符合大多数可穿戴设备对于低功耗的需求，微控制器（MCU）厂商除努力将系统待机及操作电流降至最低外，亦致力优化MCU处于睡眠状态的耗电情形，将成为MCU厂能否成功抢进穿戴式市场的重要指标。

　　新唐科技微控制器产品中心协理林任烈表示，为了让MCU达到超低功耗的表现，厂商在开发MCU时通常会导入睡眠模式（Sleep Mode）设计，让MCU在非系统运作高峰期的大部分时间，能够处于低耗电的睡眠状态，进一步降低装置整体运作功耗。

　　林任烈进一步表示，符合可穿戴设备需求的低功耗MCU其操作电流（Operating Current）除须达到180微安培（μA）以下的水准外，在睡眠模式下的待机电流（Stand-by Current）也须低于1微安培；不过，当MCU处于睡眠模式时，系统并非完全静止不动，因此如何优化整个装置在MCU处于睡眠模式下的系统设计，让装置更省电，便成了MCU厂商努力改善的另一重点。

　　其中，快速唤醒时间即是首要关键。据了解，MCU厂商为了达到节能目的，常在MCU中加入各种运行模式，光是睡眠模式可能就有好几种；以爱特梅尔（Atmel）的SAM4L系列为例，其便可支援睡眠、待机、保存和备用等四种睡眠模式。

　　因此林任烈强调，在多种复杂的运行模式下，如果总是要花上长时间才能让MCU从睡眠模式中唤醒系统，将难以真正降低系统功耗；因此，各家厂商除了导入睡眠模式设计外，亦极为注重如何加速唤醒时间。目前市面上MCU在唤醒时间的表现平均水准约为5～8毫秒（ms），新唐科技NANO系列的唤醒时间则约为6毫秒。

　　另一方面，MCU与周边感测器、无线射频（RF）元件的传输介面亦攸关MCU是否能达到有效睡眠模式的关键。林任烈解释，由于睡眠模式中MCU与周边元件的运行方式係随着资料传输速度而变动，也就是资料传输速度愈快，MCU与周边元件唤醒/工作模式切换的时间就愈短；因此，串列周边介面（SPI）、 I2C、输入/输出（I/O）接脚等传输介面的设计重点就是「抢快」，愈高速的传输介面才能愈快唤醒MCU，并且缩短MCU处理资料的时间，从而让装置更省电。

　　林任烈补充，现在愈来愈多诉求低功耗与高效能的MCU也开始导入可加快记忆体存取速度的多通道直接记忆体存取（DMA）控制器。据了解，DMA控制器能在不唤醒MCU的状态下执行及分配资料存取；亦即，DMA控制器能将多笔资料分配储存至静态随机存取记忆体（SRAM）及快闪记忆体（Flash）中，待记忆体储存至一定容量后再唤醒MCU使其能一次处理多笔资料，让进入睡眠模式的MCU不会被轻易打扰。

　　除了上述设计环节之外，还有开发商透过低功耗感测器介面（Low Energy Sensor Interface， LESENSE）和周边反射系统（PRS）的设计来达到此目标；如芯科实验室（Silicon Labs）即是透过不断优化这两项设计关键开发出该公司旗下的超低功耗MCU--EFM32 Gecko；如此一来，让该MCU即使进入睡眠模式，各周边元件如类比数位转换器（ADC）等，亦能自行配对、自主性采集与传递资料。