利用事件系统和DMA来实现超快响应时间和极低功耗

。在其它外设中被触发的事件包括：ADC或 DAC转换，输入捕获以记录通信时间戳或ADC测量时间戳，外部频率或脉宽测量，产生定时器/计数器时钟信号，开始一个DMA交易，或改变一个引脚输出。

采用事件系统能够消除多个和/或频繁的中断触发造成的瓶颈，而且无需软件开销，关键任务可独立于CPU完成，而且也能大大降低功耗。一个没有事件系统的传统8位MCU要耗费16 MIPS才能完成响应马达过流信号关断PWM的动作。在16 MHz，1 MIPS/MHz，以及0.6 mA/MHz的工作条件下，微控制器需要消耗8.6 mA才能完成这项任务。而一个带有事件系统的同等MCU则不消耗MIPS，而且也不会增加功耗。

图2，XMEGA微控制器的事件系统：有了事件系统，一个外设上出现状态变化就会自动触发其它外设上的相应动作，且不 占用任何中断，也不耗费任何CPU时钟资源。可同时处理多达8个外设间事件，以及4个速率为64Mps的数据传输，而CPU处于睡眠模式，电流消耗仅10mA。

　　图2，XMEGA微控制器的事件系统。

消除中断后，处理响应延迟可获减少，而且确保最多只要2个时钟周期，或者说在32 MHz 时钟频率下只需62.5 ns的时间；而最快响应时间可达到31.2 ns。实际上，在8/16位MCU上采用事件系统，响应时间较无事件系统的传统32位MCU 缩短了37倍。

传输数据是另一个耗费时钟周期和增加功耗的活动。由于CPU本身每次只能传输1个位，因此用CPU传输数据会带来巨大处理开销很大。8位微控制器必须执行22 MIPS，消耗14mA电流才能完成速率350Kbps的数据传输。

只要在器件上增加一个外设DMA控制器，就可基本上解除CPU的所有这些工作负荷。当CPU数据总线空闲时，DMA控制器便会用它来完成内存和外设间的数据传输，无需使用CPU资源。连接外设寄存器的内部总线是分开的，因而DMA控制器和CPU可以同时进行总线访问。

跟处理能力为22 MIPS、功耗为11mA但不带DMA的8位MCU比较，使用DMA控制器传输350 Kbps数据，MIPS消耗可减少99%；电流消耗则低于1mA。

DMA控制器可以直接将数据从一个外设寄存器移到内部或外部SRAM，也可在SRAM的不同地址间，甚至不同外设寄存器之间移动数据。4个DMA通道有着各自的优先级、来源、目的地、触发方式、寻址模式，以及传输块大小。由于RISC CPU中简单的线性内存地址空间以及DMA控制器的自动增/减和重新加载的特点，DMA一次可传送1到16M字节。

若事件系统与DMA控制器配合使用，就可按如下方式完成模数和数模转换：任何I/O引脚上的状态变化或任何定时器/计数器出现溢出，就会触发ADC转换，无需任何CPU开销。ADC转换结果通过一个DMA通道传送到SRAM。同时，第二个定时器/计数器会触发一个高速DAC转换，并用第二个DMA通道传输相应的数据。事件系统会让模拟比较器触发输入捕捉，以100%精度记录时间戳，触发自动捕获，记录通信交易的起始时间戳，或在第二个ADC上扫描ADC转换。4个事件通道仍是可使用的，它们可用于PWM输出的故障保护，控制一个高压驱动级、定时器/计数器的级联，以及两个通信通道，所有动作均在同时进行，而CPU则处于睡眠状态。

图3，XMEGA的事件处理：若事件系统与DMA控制器配合使用，就可按如下方式完成模数和数模转换：任何I/O引脚上的状态变化或任何定时器/计数器出现溢出，就会触发ADC转换，无需任何CPU开销。ADC转换结果通过一个DMA通道传送到SRAM。

　　图3，XMEGA的事件处理

在微控制器中增加事件系统和DMA对功耗有很大改善。在某些应用中，这样做可使MCU在大多数时间都处于睡眠模式，功率消耗仅80 uA/MHz，而所有的外设却仍继续工作。对一个有8个同时事件和4个350 Kbps数据传输的应用而言，一个带有事件系统和DMA的8/16位MCU，每秒将有3160万个周期处于睡眠模式，而总电流消耗仅4mA。任何不带事件系统和DMA的8/16位MCU则会消耗52 至 60 mA的电流。而一个32位MCU则会消耗34.8 mA的电流，几乎是带有事件系统和DMA处理器的10倍功耗。

有/无事件系统和DMA之MCU的处理周期和功耗比较见表3。

　　表1，有/无事件系统之MCU的处理周期和响应时间比较

　　表2，有/无DMA的MCU传输350 KBps数据时的典型MIPS和功耗

　　表3，传输350Kbps 数据的中断、MIPS和功耗比较