在设计任何电子设备时，低功耗都是追求的目标之一。
就便携式医疗设备而言，实现功耗目标是成功开发产品的关键因素。
通过在单个器件中以更高集成度集成多种功能的高级半导体，设计人员可以极大地缩小医疗设备的尺寸，同时通过降低医疗应用(包括植入式设备、便携式设备、家用设备和安全设备)中的功耗来延长它们的寿命。
本文将说明设计人员如何利用单片机(MCU)的高级功耗管理功能来降低医疗应用中的功耗。

　　关键词：嵌入式医疗电子；功耗；MCU
　　
　　降低功耗所涉及的广东深圳专业医用器材仪器工业产品设计过度医疗黑幕设计问题
　　
　　系统设计人员面临着紧凑式和便携式医疗电子设备提出的许多挑战。
为低功耗器件设计电源可能会非常棘手，因为设计人员需要考虑系统的电压／电流需求。
在许多低功耗应用中，电池是主要电源，在化学性质、性能、
　　 容量、尺寸／重量和成本等方面对设计人员提出了许多挑战。
例如，高容量电池的内阻较高，这使它们不适合于大电流应用。
而与尺寸类似的高内阻电池相比，适合于大电流应用的电池通常容量较低、重量较大。
此外，只能放电的原电池的容量要远高于可充电电池。
由于存在这些限制，设计人员需要针对特定系统来制定策略，以在成本和性能方面达到最佳效果。
静态功耗是一项重要的品质指标，可以指示MCU在低功耗应用中的适用情况。
对于一些采用高级处理技术的MCU，在休眠模式下耗用的电流可低于50nA。
为了能够适应各种低功耗设计，有一点非常重要，即MCU能在很宽的电压范围内工作。
例如，在使用碱性电池时，它需要能够工作于1.8V，因为每节电池的端电压为0.9V，且在应用中通常使用两节电池。
选择可在宽电压范围内工作的MCU可以延长便携式设备的使用寿命。
但是，MCU的工作电压范围并不是唯一的决定因素。
整个系统的工作电压范围都必须考虑，包括MCU的外设。
如果系统中的某个单一外设需要消耗大部分的功率，降低MCU的功耗对系统总功耗几乎没有什么影响。

　　作为一个设计规则，如果系统使用了MCU的内部外设(如模数转换器或EEPROM)，则必须注意它的工作范围。
如果某些外设无法在MCU的整个工作电压范围内工作，则系统的工作电压范围将由外设决定。
同一设计规则也适用于所有外设。
在下面几节中，将介绍当前市场上推出的一些MCu系列产品如何提供用于功耗管理的特殊功能。

　　
　　
　　降低功耗的方法
　　
　　控制外设的功耗
　　便携式嵌入式系统功耗管理的核心原则是让Mcu能够控制内部和外部设备的功耗。
设计便携式医疗设备时，先确定必需的物理模式或状态，然后对设计进行分割，以关闭不需要的电路。
例如，在电池应用中不需要欠压复位(BOR)功能，因此可以通过禁止该功能来节省功耗。
针对这一目标，从许多不同供应商中选择合适的MCu可以帮助减少外部元件和降低成本。
如前面所述，可在宽电压范围内工作的MCU可以使系统设计多样化。

　　以一个基于MCU的医疗数据记录仪为例，它包含了传感器、EEPROM和电池，如图1所示。
该医疗设备是低功耗嵌入式设计的典型示例，它可以获取传感器读数、换算传感器数据、将数据存储到EEPROM，并等待下一个传感器读数。
在传统的系统中，可能随时都在为EEPROM、传感器及其偏置电路供电，但这样电源使用效率不高。
那么，怎样节省类似系统的功耗呢?答案在于在不需要这些外设时通过程序控制来关闭它们。
在给出的示例中，设计人员可以使用MCU的I／O引脚和几个字节的代码根据需要来为EEPROM和传感器供电。
因为I／O引脚可提供最高20mA的电流，不需要提供额外的元件来开关电源。

　　
　　
　　功耗管理模式
　　
　　在嵌入式应用中，节省功耗的一种常见方式是，在系统对MCU的资源需求很低时，定期将MCU置为休眠模式。
然后，要执行有用工作时，通过中断或在看门狗定时器计时期满之后唤醒系统的MCU。
让MCU处于休眠模式的时间越长，应用的平均功耗就越低。
只需要确保看门狗的延时周期广东深圳专业血气分析仪产品设计公司海南医疗新花适于应用。
通常，工作方式如下：如应用需要MCU每隔一段固定的时间处理一次采样数据，看门狗定时器应在所需的时间周期内将MCU唤醒一次。
使用该功能广东深圳专业奥沃伽马刀产品设计公司电子技术革命——柔性电子时，需选择支持相应广东深圳专业医用器械产品工业产品设计慈善医疗是基本医疗同盟军看门狗周期的MCU。

　　
　　时钟速度选择
　　
　　对于低功耗应用，设计人员需特别注意振荡器起振时间，起振在Mcu空闲(不执行任何代码)时发生。
在起振期间，振荡器稳定的过程中，MCu不执行任何操作，但它会一直消耗功率。
在MCU的数据手册中通常不会提及振荡器起振时间，因为该时间因晶振、负载电容、系统环境、振荡器模式等因素而不同。
在使用较低时钟速度的设计中，振荡器起振时间对功耗的影响非常大。
在系统时钟需要在休眠和唤醒之间切换的应用中，振荡器起振时间会带来显著差异。
低频振荡器在运行时的功耗较低，但也需要较多的起振时间，这会影响系统的功耗。

　　
　　大多数常见的MCu都实现了某种类型的振荡器起振定时器，用以确保正确起振和提供足够时间来建立振荡。
该定时器用于防止MCu在振荡器稳定之前执行代码这种意外情况的发生，但它也延长了每个唤醒周期需要的时间。
对此问题的解决方案是使用双速振荡器启动。

　　在这种方案中，MCU将使用快速启动的辅助振荡器(如RC振荡器)立即开始执行代码。
当主振荡器就绪时，将电路切换为使用主振荡器，而不是使用辅助振荡器。
这对于器件存在频繁唤醒／休眠事件的应用非常关键。
一些MCU甚至允许设计人员使用内部振荡器运行代码，同时等待振荡器起振定时器计数完毕。
通过使用功能寄存器配置位，可以使能这种双速启动功能。
这种情况下，MCU先使用内部振荡器作为时钟源，直到振荡器定时器计时期满。

　　
　　多时广东深圳专业汕头B超产品设计公司新型计量封印的启封设备设计钟启动与运行
　　
　　在必要时，还可以在启动期间切换到内部振荡器，以加广东深圳专业医疗仪器器械外观工业产品设计探究医疗器械生产和生产后风险管理速启动。
最好的方法是，时钟频率可以即时更改，可以在外部时钟和内部振荡广东深圳专业医疗电子产品研发工业产品设计医疗器之间切换，而不会造成代码执行被延时。
在实际工作中，这相当于双速启动功能。
这种情况下，外部时钟源在起振期间稳定时，Mcu可以使用任意一个内部振荡器工作。
当外部时钟源稳定之后，MCU可以进行时钟切换，从而缩短节能型医疗设备中宝贵的启动时间。

　　图2所示为在一个便携式应用中，对于负责查询许多发送器的无线接收器，可实现双速启动功能的几个阶段。
在正常工作期间，接收器每隔37ms查询一次消息。
假设系统的电流目标为