典型的基于超低功耗MCU的应用中，有效占空比极低

绝大多数时刻处于待机形式下，只坚持实时时钟功用。应当紧记的是，根据超低功耗MCU的超低功耗运用有必要供给如下功用：

• 尽或许低的待机功耗；
• 必要的杰出功用；
• 在作业形式间能够快速切换。

抱负的电池
便携式仪器运用的电池对体系的作业寿数有很大的影响。最常见的办法是运用一对规范的 1.5V‘AAA’碱性电池。另一种既能使本钱最小化又无需替换电池的解决计划是永久装置的单体钮扣锂电池。永久电池概念是一个重要的商场卖点，这种电池能够防止客户服务及因替换电池时装置不妥所引起的相关职责。
假设有一个最小供电电压为 2.7V 的电池供电仪器，它的待机形式决议了均匀电流，其值一般在 2μA 以内。在运用一对‘AAA’电池供电时，则需求一个 20uA 以内的稳压器对此类电池的线性放电进行弥补。因此，体系的总电流耗费为 22μA 即 MCU 与稳压器之和。串联的 2 节碱性电池放电至 2.7V 电压时，只要 40% 的电池容量能被使用，发生大约 400mAh 的电量。在除以 22μA 的均匀电流耗费之后，咱们就能够计算出选用这种碱性电池供电，体系能够运转 2 年。
与之相反，锂电池具有平整的放电特性，使得其电池容量简直能够得到彻底使用，而无需进行漏电流调理。例如，一颗一般的 220mAh钮扣锂电池 CR2032，其放电量能够到达 90%，输出电压简直恒定为 2.8V。总的体系电流耗费为 2μA（即只要低功耗MCU的电流耗费）。选用这种解决计划，一颗电池就能够使体系运转 10 年以上。由于具有超长的作业寿数，此类仪器往往能够规划成一次性设备，10 年后，该仪器完成了它的使命，一起也变得陈腐或过期。
时钟操控是要害
超低功耗运用中常常选用双振荡器计划。一个总是坚持敞开状况的 32kHz 的挂钟晶振用于低频辅佐时钟 (ACLK)，一般只为定时器与实时中止功用供给时钟源。一个能够‘快速发动’的高频主时钟 (MCLK) 振荡器只要在 CPU 与体系需求时才发动，且其唤醒时刻一般小于 10 微秒。
不过，了解哪些时钟需求快速发动，哪些时钟不需求快速发动是很重要的。
常见的圈套是二级体系时钟唤醒，其开端仅向 CPU 与体系供给 ACLK，而 MCLK 则坚持安稳（1 毫秒即可发动）。有时为体系供给快速发动的 MCLK（但不安稳），但其不安稳性会给可用性形成晦气影响。例如，假如要求选用 19200 波特 UART 协议下载数据（这种操作能够随时进行），这就要求每隔 52μs 精确承受一个比特。但 ACLK 的频率缺乏认为 UART 供给满意的波特率调制。假如将二级发动的高速 MCLK 用于 UART，成果将会形成无法猜测的波特率并会丢掉字符。在此情况下，MCLK 安稳下来之前 超低功耗MCU芯片有必要使体系处于等候状况。
进入与退出低功率形式并快速处理数据的才能至关重要，不然 CPU 就会在等候时钟安稳过程中糟蹋功率。高速体系时钟或许能够快速发动并当即安稳下来。

外设功耗
在规划根据 低功耗MCU 的超低功耗运用时还有必要考虑到外设的功耗。大部分 MCU芯片 都具有发动单个外设与时钟源的才能，以节约功耗。仅在需求时发动某个外设与时钟是下降功耗的根底。
可是咱们需求仔细查看两个与外设操控相关的范畴，即欠压维护和端口引脚漏电流。
大部分 MCU 都集成了欠压维护功用，其可在电源电压下降到安全作业范围之外时重启体系，以防止无法意料的事情发生。MCU 一般还能启用或禁用欠压维护功用以节约功耗，可是欠压维护有必要一直处于敞开状况，这是由于欠压是无法猜测的。
端口引脚漏电流有时会被忽视，但这个问题有必要考虑。许多旧式的 MCU 的限制输入引脚漏电流为 1 μA。而这关于一个具有 20 个输入端口的器材来说会耗费 20μA 的电流！但专为低功耗规划的 MCU 答应最大不超越 50nA的漏电流。
架构影响
在项目开端之前，咱们一般需求履行一系列专用基准，以剖析指定架构在代码密度与周期数量方面的全体功率。经过这个过程，规划人员应当查验要害的可重入代码途径，以便深化了解或许架构对详细运用发生的影响。
处理集成 A／D 转化器外设的中止服务程序是可重入代码的一个好比如。图 1 说明晰可一起在作业文件型 8 位 RISC CPU 与根据寄存器的 16 位 RISC CUP 架构中传输 10 位 A／D 数据所需的指令。8 位架构选用单个作业文件累加器，数据有必要经过该作业文件累加器进行传输。此类架构与根据 16 位寄存器的 CPU 比较需求更多的 CPU 开支，由于后者答应直接存储器对传输进行存储。从此例能够看出，16 位架构所需代码更少，功用履行速度快 4 倍，然后缩短了运转时刻，下降了功耗。
上述 A／D 转化器实例仅对 CPU 处理数据才能的差异进行了比照。而相同重要的是 A／D 转化器外设具有能够下降服务需求的特性。如主动通道扫描、根据定时器的SOC 触发器以及转化输出的直接传输等特性能够将 CPU 开支基本上下降至零，然后有效地将功耗下降至仅为 A／D 转化器本身的功耗。
终究清单
针对详细运用挑选超低功耗MCU 将是一件耗时而又困难的作业。花些时刻来了解各种 MCU 的架构特性，能够使规划满意严苛的功率预算要求。
以下清单为完成根据超低功耗MCU 的规划供给了部分辅导准则。

• 考虑选用永久锂电池；
• 选用多种作业形式；
• 尽或许下降待机功耗；
• 选用即时发动且安稳的高速振荡器；
• 在功率预算中考虑欠压维护功用；
• 统筹端口引脚走漏；
• 选用可最小化每项使命周期数 (cycles per task) 的 CPU；
• 供给能够下降开支的智能外设。

瑞纳捷针对低功耗应用推出了RJM8L151S和RJM8L003系列产品，已应用到该领域。RJM8L151S和RJM8L003系列产品是基于8051增强型单片机，工作电压2.0-5.5V,主频达16MHz,内置32KB FLASH,4KB SRAM,真随机数发生器,丰富外设接口。采用先进的低功耗设计，通过不同的电源域与时钟域的组合，支持6种低功耗模式，待机模式（Halt）0.6uA，低速运行85uA@32KHz，高速运行小于4mA@16MHz。
低功耗模式及特性：一、 HALT模式系统所有时钟停止，系统不掉电，RAM处于保持状态。因此，可以节省动态功耗。

二、 ACTIVE_HALT模式CPU和外设时钟关闭，但低速时钟LSI或LSE开启，因此，可以用RTC、LPTIMER和LPUART唤醒。

三、 WAIT模式CPU时钟停止外，其他模块正常工作，系统工作在高速时钟HSI或HSE或HSO。因此，唤醒时间非常短，只需3个系统时钟周期就可唤醒。

四、 LOW_POWER_WAIT模式CPU时钟停止外，其他模块正常工作，系统工作在低速时钟LSI或LSE或高速时钟HIS的16分频下。

五、 LOW_POWER_RUN模式高频时钟关闭，开启LSI或LSE运行。