摘要: 低功耗要求是嵌入式系統設計中普遍提出的要求，對提高系統的可靠性與穩定性有著重要意義。首先分析了單片機功耗的主要來源，然后研究了Infineon TLE7810單片機的低功耗設計方案，最后以電動車窗控制器為例介功率電感器紹了TLE7810低功耗設計方案的具體應用。
關鍵詞: 低功耗；TLE7810；單片機；嵌入式系統；系統基礎芯片
LowPower Design Based on TLE7810 SBC
Wu Zhihong, Zhu Miao, Zhu Yuan
(InfineonTongji Microcontroller and Embedded Systems Lab, SinoGerman College of Tongji University, Shanghai 200092, China)
Abstract： Lowpower requirements are common for embedded system design and 功率電感器are of significance to system reliability and stability. The main source of microcontroller power consumption is analyzed, then the lowpower design of Infineon TLE7810 is studied , and finally power window lift is introduced as its specific application.
Key words: lowpower；TLE7810；microcontroller；embedded system；system basis chip
引言
近幾年來，隨著電子技術、信息技術的發展和數字化產品的普及，嵌入式系統被廣泛應用到汽車工業、網絡、手持通信設備、國防軍事、消費電子和自動化控制等各個領域[1]。同時，嵌入式系統設計中的功耗問題也正受到普遍的關注。嵌入式系統一般是由電池來供電的，系統采用低功耗設計，常用電感器不僅能夠延長電池的壽命，而且可以降低系統的熱耗，對提高可靠性與穩定性有著重要意義。在這種應用背景下，Infineon、Freescale、Atmel、TI等知名單片機生產廠家紛紛推出功能強大的低功耗單片機。
1 單片機功耗的來源
單片機是一種集成度較高的芯片。通常，集成電路的功耗分為靜態功耗和動態功耗2部分。靜態是指“0”和“1”的恒定狀態，當電路沒有狀態翻轉時產生的功耗為靜態功耗；動態是指“0”和“1“的跳變狀態，當電路狀態翻轉時產生的功耗為動態功耗[2]。
目前絕大多數的單片機都采用CMOS工藝。CMOS電路為電壓控制型，一般情況下靜態功耗極小。它的動態功耗由瞬時導通功耗和電容充放電功耗2部分組成[2]。在單片機運行時，開關電路不斷地由“1”變“0”，由“0”變“1”，內部電容不停地充放電，要實現開關電路快速關斷和電容的快速充放電，需要比較大的動態電流[3]。因此CMOS的動態功耗要遠大于靜態功耗，是單片機功耗的主要來源。動態功耗主要受工作頻率和工作電壓的影響。
通過對單片機功耗來源的分析，可得出結論：要降低單片機系統的功耗，可以采取降低工作頻率、降低工作電壓和盡可能使電路處于靜態的方法。事實上，現有的低功耗單片機也都提供了靈活的時鐘方案、電源管理方案，以及低功耗工作模式，在硬件上為降低工作頻率、降低工作工字電感電壓和使電路處于靜態工作狀態提供了可能。
2 TLE7810簡介
TLE7810是Infineon公司推出的一款高集成度低成本智能功率芯片，主要應用于汽車工業。其功能模塊圖如圖1所示。它集成了1個支持片上調試功能并且與標準8051單片機兼容的8位微控制器XC866，以及1個SBC（System Basis Chip，系統基礎芯片）。這樣的結構設計可以滿足汽車工業盡乎苛刻的應用條件。同其他廠家的微控制器類似，Infineon XC866也提供了靈活的時鐘方案、電源管理方案和低功耗工作模式，本文對這些功能就不再多做介紹，而是著重介紹TLE7810特有的SBC的低功耗設計方案。
圖1 TLE7810功能模塊圖[4]
從圖1中可以看出，SBC配備1個LIN收發器、1個低壓差電壓調節器、2個用于驅動繼電器的低邊開關、1個用于驅動LED的高邊開關、1個霍爾傳感器電源、5個喚醒輸入，以及1個標準的16位SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設接口）接口等。通過SPI接口，XC8模壓電感器66可以發送1個16位的命令來控制SBC的運行， SBC同時向XC866回復1個16位的數據，指示SBC當前的運行狀態。
3 SBC的低功耗設計方案
3.1 SBC集成的外設
SBC不僅將多個外設集成到1個芯片內部，而且可以通過SPI接口控制這些外設的打開與關閉，根據實際應用情況，可以靈活地控制這些外設，以達到降低功耗的目的。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
