如何实现有效的MCU设计

这财富时钟源可以选择和通过后的定标器，预定标器，和两个主要的PLL来产生所需的装置的各种子部分的频率进一步划分。由16块固定鸿沟和可选择的FRC 后scale分频器（由FRCdiv输入控制）创建CPU和外设（SYSCLK）主时钟。外设时钟可以通过附加的后分频器被进一步划分为优化外设时钟速度，最大限度地减少在这些函数生成的动态电流。许多在图2所示的时钟选项可以通过配置寄存器来控制或根据所需由编程的性能水平被自动选择。现代的MCU更容易操作，甚至通过简单的应用程序接口（API）调用，简化和减少潜在冲突配置这些块时"的手。"你看这些API的MCU厂商的文献，软件是最复杂的时钟管理器工具 - 根据配置向导，代码示例和参考设计，以简化设计过程。

　　闪存的性能和时钟频率

　　在选择的MCU时经常被忽视的一个领域是代码闪速存储器的性能。一些MCU都有快速CPU周期时间，但这些快速的操作速度可以通过代码或存储在闪速存储器中的数据的访问时间的限制。例如，在爱特梅尔AT32UC MCU闪光周期时间与工作频率，如下面的图3。当在33兆赫和由此所读访问时间只需要一个周期的闪光等待状态（FWS）的数目是零。在66兆赫工作频率快速存储器插入FWS，所以存取时间需要两个周期。因此，你可能希望最后得到33 MHz的有效工作频率，具有66 MHz的时钟运行时也是如此。 MCU制造商已经开发出多种方法却减轻了等待状态插入，这样你通常支付比全开销要少得多。

　　图3：闪存等待状态爱特梅尔AVR MCU AT32UC。

　　以减轻闪存等待状态是管道中的闪存接口，这是爱特梅尔AT32UC MCU所采？？取的办法。这种流水线方式允许突发来自连续存储位置读取（通过代码存储器访问到目前为止，绝大多数都是连续的，因为你通常只持续到下一个指令）不读罚款。这导致只有15％在有效时间周期的平均开销，不是完整的100％，否则你可能期望。以减轻慢速闪光访问另一种常见的方法是使用本地存储器缓存以便反复访问可以使用已经获取的数据，并且不要求完全读较慢闪存块。你应该总是仔细看看闪存存取和整体处理性能之间的相互作用在您的设计，以确定影响你的选择的时钟速度将对整体处理性能。

　　其中操作最省电的模式的MCU是刚刚关闭设备完全实现了零功耗。该MCU性能也有效零为好，所以这可能似乎不是一个非常有用的方法，如果你需要确保某些操作最小量总是发生。例如，你可能需要一个实时时钟保持精确的时间记录，甚至当设备处于关闭状态。幸运的是，一些MCU可在电池备份模式下运行，这样，如果所述装置的其余部分断电时简单的操作可以继续连。德州仪器（TI）提供了MSP430x5xx / 6xx系列MCU系列正是这样的能力。如图4所示，电池备份块从辅助电源（VBAT）如果主电源（DVCC）失败供给子系统。备份提供的子系统通常含有一个实时时钟模块（连同所需LF-晶体振荡器）和一个备用RAM。块的各种操作由寄存器位（与"BAK"前缀信号）控制，使得充电，选择，和ADC操作可以由处理器全部进行管理。当一个RTC和备份SRAM是必需的，他们可以逃跑电池电压和RTC甚至可以用来"打开"，MCU的周期性操作的其余部分。这样可以节省电源的最高金额，并创造了一个非常节省空间的和高能效控制系统，完全关闭（在零频率运行）的CPU散热的同时非常少（几乎为零）系统上电也许是极致的动力性能权衡。

　　图4：德州仪器（TI）MSP430x5xx / 6xx系列单片机系列电池备份子系统。

　　关键要建立高效的设计中使用的MCU往往依赖于使功耗和性能之间的智能权衡。许多MCU提供几个选项，可以限制在MCU时钟速率，因此，其性能在MCU供电。管理时钟，选择合适的工作电压电平，并了解电压等级和闪光灯性能之间的关系都是至关重要的，以创造最节能的MCU设计成为可能。