创新技术实现低功率MCU设计

　　等待模式和极低功率等待(VLPW)模式与它们对应的运行模式类似，但CPU会暂停，且闪存及FlexMemory编程不可用。外设中断启动后，MCU能够退出等待模式，执行预定的任务，然后迅速恢复为低功率状态。这最大限度地减少了那些常在活动状态和减少功率状态之间切换的应用的平均功耗。根据总线频率的不同，运行模式Idd可以节省30至60%的功耗。

　　许多停止模式提供状态保持和某些逻辑和/或内存的部分或全部断电。低漏电停止(LLS)模式是恢复时间为4μS的最低功率模式，可降低内部逻辑的电压，最大限度减少未使用的内部电路的漏电，并且IDD通常保持在1.2μA到7μA的范围内。极低漏电停止(VLLS)模式则更进了一步，它能切断内在逻辑以及有选择地切断RAM内存，从而减少未使用电路的漏电。每个VLLS模式的之间差异与RAM保留级别有关。在VLLS3模式中，保留全部RAM;在VLLS2模式中，保留部分RAM;在VLLS2模式中，则不会保留RAM，但有一个32字节的寄存器文件可以用于关键应用数据的保存。

　　Kinetis MCU的一个关键低功率组件是低漏电唤醒单元(LLWU)，它在所有低漏电停止模式中充当唤醒监控器。LLWU支持多达16个外部输入引脚(如下降沿、上升沿或任何转换都可以编程)和8个可由用户配置为唤醒事件的内部外设。在最低功率模式下，有几个唤醒源可供选择：如低功耗定时器、实时时钟、模拟比较器、触摸感应接口(TSI)和几个引脚中断。唤醒输入处于激活状态时，只要MCU进入LLS模式或任何VLLS模式它就会启动。

　　由于时钟消耗多达40%的 有效功率，Kinetis MCU给所有模块都采用可编程门控时钟。这样可以关闭运行和等待模式中未使用的外设时钟，同时还能保持相同的性能和功能。如果Kinetis器件具有大量通信模块和定时器，这一点显得尤为重要。此外，还可以用电源门控来关断未使用的内存和逻辑，进一步降低漏电流。

　　Kinetis MCU包括一个低功率定时器，它通过在功率降低状态启动连续的系统运作来提高灵活性。这既可以作为通用定时器使用，也可以用来与片上比较器一起对比较器输入脉冲进行计数。最后，低电压检测(LVD)单元支持两个低电压检测触发点，每触发点上有四个警告级。它可以被配置为在电源电压变化时生成复位或中断信号，从而保证内存内容和MCU系统状态的安全。

　　低功率触摸感应

　　所有Kinetis MCU都采用了飞思卡尔新推出的Xtrinsic触摸感应技术。通过创建触摸启动按钮、滑动和旋转式用户界面，Xtrinsic提供了可以替代传统机械式按键开关的现代产品。同时从美观的角度考虑，触摸感应接口还具有设计灵活、所需维护少，能支持不同感应级别和覆盖表面的功能。以上优势使得该技术不但被用于最新消费电子产品，在家电、医疗设备和工业控制面板等都得到了广泛使用。触摸感应输入(TSI)模块还能提供更多好处，该模块在启动后只需要使用最小电流加法器，就能在所有低功率模式中正常运作。这使得大量电池供电应用都可以采用触摸感应技术，而这在以前是无法实现的。

　　TSI模块中包括一个内部定期扫描单元，它针对低功率和运行模式提供独立的扫描间歇。这使得用户可以设置较长的扫描间歇以最大限度降低功耗。而在运行模式中可以将扫描间歇缩短，以加快触摸响应。

　　如图3所示，TSI模块提供可编程的高电容和低电容阈值，并且在检测到TSI事件之前CPU在该范围一直会保持休眠模式。发生触摸操作时，瞬时电极电容被检测到超出阈值定义的范围，这反过来就会触发TSI中断，并快速唤醒CPU。一旦触摸感应输入处理完毕，MCU就可以自由恢复低功率状态。TSI模块最多可以支持16个电极/按键，每个电极使用单个引脚，无需外部元件，从而降低系统成本。当电容测量分辨率降低到0.02fF时，它还可以与厚玻璃、塑料和弹性玻璃表面一起使用。此外，电极取样集成和故障检测硬件增强了系统可靠性，在嘈杂的工业环境中这是一个需重点考虑的因素。

　　多种应用要求采用键盘、旋转和滑动用户界面。为满足这些需求，飞思卡尔提供了触摸感应软件(TSS)库，它完全兼容CodeWarrior集成开发环境(IDE)。TSS库的特性包括智能自动校准机制(可预防环境问题)，噪声抑制算法，优化的缓冲结构(支持任何电极排列)和用于电极表征(辅以演示和应用实例)的PC GUI应用。