现在的电子产品，对低功耗的要求越来越高，是工程师必须面对的问题。以MCU为核心的系统，在低功耗产品的设计过程中，一般从硬件和软件方面来入手，因此选择低功耗MCU成为关键。
目前的MCU低功耗产品普遍存在和面临的主要问题
1、工作电压一般在1.8V，很难达到1.5V以下，因为要兼顾到处理器的IO输出能力，其电压不能太低，但实际情况是要求工作电压越低越好。
2、产品设计过程中旺旺需要芯片有更高集成度，能够高速运行且有低功耗的工作模式，在这种工作模式下，每MHz的工作电流要足够低；从低功耗模式到工作模式的切换，要求时间要短和电流很小。
3、唤醒要快，而这又和待机低功耗发生矛盾。
4、具备实时时钟RTC时，待机电流难以降低。
针对这些问题，SILICon Labs专门推出了业内领先概念的低功耗MCU系列，它具备如下特点：
1， 内置Boost升压电路，可以在0.9V输入电压下正常工作。
2， 同时内置了LDO，为MCU低功耗和稳定工作提供了硬件保障。
3， 超低的待机功耗，RTC不工作时待机电流低至10nA；RTC工作时，待机电流低至300nA。
4， 工作时达到160uA/MIPS的业内最低功耗。
5， 为低功耗而优化的AD转换器设计，可以在输入为0.9V时正常工作，具备Burst突发采样模式，降低MCU的负担。
6， 丰富的唤醒模式，大大提高了系统设计的灵活性并使MCU可以经常处于待机模式下。
Silicon Labs独特的低功耗设计----电源管理单元PMU
该设计可以实现数字电路工作在1.8V，通过内部DC-DC功能，使电池提供的电压比较低，也能提供3.3V的IO驱动输出，能驱动LED、无线通讯器件等。见图1
图1 DC-DC框图
在MCU的电源管理中，供给IO模块及模拟单元的电源，可以选择DC-DC模块转换后的电压，或者直接选择外部电源VDD。通过LDO转换的稳定电源1.8V，可以供MCU部分工作，为内部RTC、PMU和RAM供电；对于内部RTC、PMU和RAM，也可以灵活选择电池直接进行供电。
丰富的待机和唤醒模式
C8051F9xx系列数字和模拟部分在休眠状态下，唤醒时间均为2µS；在RTC不工作情况下，低功耗模式下电流低至10nA，在RTC工作的情况下也只有300nA的工作电流。在多种电源工作模式下的描述、唤醒方式、省电情况如下表：
工作模式
工作描述
唤醒方式
省电情况
Normal
芯片工作
无
160µA/MHz
Idle
外设可正常工作，很容易唤醒
任何中断
代码不执行，比较省电，与外设有关
Stop
C8051传统低功耗，唤醒需要MCU复位
MCU复位
代码不执行，晶振不工作，10nA
Suspend
与Stop类式，可很快唤醒，代码可以恢复执行
RTC时钟，外部管脚匹配，比较器0，复位脚/RST
代码不执行，内部晶振不工作，系统时钟门禁，10nA/300nA
Sleep
超低功耗，可很快唤醒，代码可以恢复执行，比较器0工作在双电池情况下
RTC时钟，外部管脚匹配，比较器0，复位脚/RST
代码不执行，内部晶振不工作，系统时钟门禁，RTC可正常工作，10nA/300nA
表1
独特的AD采样工作模式
ADC在10位采样的情况下，具有300Ksps采样速率，而且突发的采样工作模式，能减少MCU的操作指令和工作时间。在突发采样工作模式下，采样开始后，ADC上电工作并且进行输入信号跟踪，通过电压转换，经过一个系统时钟后便进入断电的低功耗模式，等待下一次采样开始。整个采样过程中， MCU程序不需要进行上电和断电的操作，有效降低功耗。下图为：
图2 Burst工作流程
低功耗实现
以一个低功耗设计为例，其基本模式为：每0.5秒唤醒一次, 进行ADC采样，完成数字处理，再休眠的循环工作模式。系统长时间工作，电池电压会逐渐降低，以至电池不能正常供电；应用Silicon Labs系统的电池电压下降比较慢，电池寿命可以达到1100天左右，而其他品牌的低功耗MCU应用则不能。见图3
图3 SILICon Labs系统与其他同类产品的对比
MCU在休眠的情况下，具有非常低的电流，其唤醒时间也只有2µS；在系统工作的时候，MCU运行非常快，包括ADC采样速率也很高。由于MCU工作时功耗大一些，就需要快速完成功能且进入休眠模式。
图4
如上图4，Silicon Labs如果在系统时钟25MHz工作电流可稍微大一些，工作时间则非常短，而功耗是工作电流和工作时间的乘积来计算的，也就是其“面积”。而其他应用系统工作电流虽然较小，但是工作时间长很多，总共的功耗“面积”就会高出许多。
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