自主的外設(shè)操作

　　取決于可穿戴設(shè)備的功能特性，可能需要對片上外設(shè)進(jìn)行頻繁、甚至持續(xù)的交互或監(jiān)視。在這種情況下，CPU在這些時(shí)間內(nèi)要保持活動的需求將導(dǎo)致電池電量的消耗非常明顯。確保片上擁有無需CPU參與的自主操作能夠使系統(tǒng)運(yùn)行在低能耗模式的同時(shí)，仍然能夠執(zhí)行非常高級的任務(wù)。這些外設(shè)可包括串行接口（例如，低能耗UART、免晶體USB）、I/O端口（例如，外部中斷、GPIO）、定時(shí)器和觸發(fā)器（例如，低能耗定時(shí)器、低能耗傳感器接口）、模擬模塊（例如，ADC、LCD控制器）和安全（例如AES加速器）。

　　 自主外設(shè)之間的操作（外設(shè)反射系統(tǒng)）

　　也有一些情況，外設(shè)之間可能需要進(jìn)行通信。在這些情況下，一個(gè)外設(shè)需要能夠產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)能夠立刻被另一個(gè)片上外設(shè)所感應(yīng)到的事件。例如，一個(gè)定時(shí)器能夠被設(shè)定創(chuàng)建一個(gè)事件，然后觸發(fā)一個(gè)ADC開始采樣。在外設(shè)之間使能自主的操作，無需喚醒CPU，能夠確保獲得低的系統(tǒng)功耗。這種能力是Silicon Labs EFM32 MCU架構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵特性，被稱為外設(shè)反射系統(tǒng)（Peripheral Reflex System）。

　　 低能耗傳感器接口（LESENSE）

　　終當(dāng)CPU需要被喚醒以執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)，大多數(shù)MCU被設(shè)置為在一系列特定時(shí)刻上喚醒，并監(jiān)視它的接口，如果沒有動作需要，它將返回到休眠模式。這些定期喚醒循環(huán)產(chǎn)生了不必要的電池能量消耗。EFM32 MCU采用的LESENSE架構(gòu)允許對模擬傳感器（電阻式、電容式和電感式）進(jìn)行自主監(jiān)測，僅僅在相關(guān)事件或者條件滿足時(shí)才喚醒CPU，就跟其他事件處理一樣。例如，LESENSE能夠被設(shè)置去自主的監(jiān)測一個(gè)溫度傳感器，僅僅超過可編程的99華氏度門限時(shí)才通過外設(shè)反射系統(tǒng)喚醒CPU采取動作。因此，使用LESENSE能夠小化CPU使能的時(shí)間，當(dāng)不得不消耗大功耗時(shí)，盡可能的縮短大功耗時(shí)的運(yùn)行時(shí)間。

　　 豐富的高能效外設(shè)

　　開發(fā)一個(gè)在各種操作模式下都盡可能減少能耗的可穿戴設(shè)備需要仔細(xì)審查MCU的各個(gè)運(yùn)行方面。雖然我們已經(jīng)討論了外設(shè)的自主操作，但我們還需要進(jìn)一步討論外設(shè)本身的低功耗需求。如果外設(shè)本身功耗極大或者如果時(shí)鐘在非必要情況下使能，那么自主操作起到的作用也會非常小。

　　就外設(shè)本身而言，時(shí)鐘管理單元對于MCU或者WMCU整體功耗起著重要作用。時(shí)鐘管理單元可以對多種時(shí)鐘和振蕩器進(jìn)行單獨(dú)控制，并且基于操作所采用的功耗模式和使能的外設(shè)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)鐘選擇。使用低能耗振蕩器結(jié)合靈活的時(shí)鐘控制方案，能夠盡可能的小化應(yīng)用中的功耗。高能效的時(shí)鐘管理單元包括低電流振蕩器、低啟動時(shí)間、動態(tài)系統(tǒng)時(shí)鐘分頻、時(shí)鐘門控、以及用于32kHz外設(shè)模塊和時(shí)鐘預(yù)分頻器。

　　低能耗自治UART的有效性對于獲得超低系統(tǒng)功耗也是同等重要的，尤其是在深度睡眠（EM2）模式，這時(shí)大多數(shù)其他外設(shè)與CPU都處于關(guān)閉狀態(tài)。UART應(yīng)該包括必要的硬件支持來小化異步串行通信中的軟件干預(yù)。通過使用32.768 kHz時(shí)鐘源，低能耗的UART可支持高達(dá)9600 baud/s，并且當(dāng)完成UART幀接收后，可以快速喚醒CPU。

　　當(dāng)設(shè)備的大部分部件處于斷電狀態(tài)時(shí)，低能耗定時(shí)器能夠被用于定時(shí)和輸出，因此允許在執(zhí)行簡單任務(wù)的同時(shí)保持系統(tǒng)功耗小值。如果適當(dāng)配置，這種定時(shí)器能夠提供高達(dá)16kHz頻率（32kHz振蕩器頻率的一半）的無差錯波形。

　　對于MCU或者WMCU中的模擬資源，例如ADC、DAC、LCD控制器、模擬比較器和其他外設(shè)，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)分析它們的功耗和靈活性。例如，12位1Msps ADC在全速時(shí)可消耗350μA，但是并非所有應(yīng)用都需要運(yùn)行在這種速率下。在僅需要6位、1ksps的應(yīng)用中，這時(shí)ADC僅消耗0.5uA，功耗顯著減少了。LCD控制器應(yīng)當(dāng)能夠在沒有任何CPU干預(yù)下運(yùn)行定制動畫，并且僅僅是更新數(shù)據(jù)時(shí)才喚醒CPU。

　　加密占用非常大的片上資源，且顯著消耗電池電量。低成本的8位MCU通常需要把安全邏輯作為運(yùn)行時(shí)代碼來執(zhí)行，而32位MCU可能包括一個(gè)AES加速器。當(dāng)硬件AES加速器可用時(shí)，它應(yīng)當(dāng)有能力在無需CPU參與下自主運(yùn)行，并且應(yīng)當(dāng)包括支持自治密碼模式的DMA以小化電池消耗。