W odpowiednich warunkach 32-bitowy układ sterowania mikroprocesora może zapewnić większą oszczędność mocy niż układ 8-bitowy
W przypadku zastosowania najnowszych mikrosterowników, inżynierowie mogą stanąć przed koniecznością zaakceptowania kilku kompromisów. W produktach Flexis firmy Freescale Semiconductor, ta sama obudowa, urządzenia peryferyjne oraz narzędzia projektowe używane są w przypadku zarówno 8-, jak i 32-bitowego rdzenia. Ceną za prawidłowy wybór jest koszt, wydajność i pobór mocy.
Pracując z częstotliwością 50 MHz na centralnym procesorze z szyną i wszystkimi urządzeniami peryferyjnymi działającymi z częstotliwością 25 MHz, 32-bitowy układ ColdFire V1 zużywa 27 mA, zaś 8-bitowy S08 – 11 mA. Wartości te spadają do 520 nA w przypadku ColdFire i 450 nA w przypadku S08 w trybie uśpienia zwanego Stop3, w którym obwody wewnętrzne są regulowane w sposób swobodny, a zegary pracują z niską częstotliwością. W najniższym poziomie straty mocy, Stop2, zegary zewnętrzne są wyłączone, zegar czasu rzeczywistego (RTC) działa, korzystając z wewnętrznego zegara wzorcowego i strata mocy jest identyczna dla obu urządzeń – zużycie wynosi 670 nA.
– W pierwszej chwili mogłoby się wydawać, że nie ma sposobu, żeby 32-bitowy rdzeń mógł rozpraszać mniej mocy niż rdzeń 8-bitowy – twierdzi Joe Circello, główny architekt ColdFire w firmie Freescale Semiconductor. Jednak zdarzają się sytuacje, zwłaszcza w przypadku monitorowania czujników, kiedy układ sterowania mikroprocesora (MCU) znajduje się w trybie uśpienia i co pewien czas „budzi się”, by dokonać pomiaru, co może mieć wpływ na pobór mocy. – Za cenę dwukrotnego rozpraszania mam dziesięciokrotną wydajność – to całkowicie zmienia wygląd wykresu poboru mocy w czasie – dodaje Circello.
Trzy różne metody projektowe mające na celu zmniejszenie poboru mocy w sytuacji periodycznego pomiaru dają ciekawe wyniki. W metodzie nr 1 układ sterowania mikroprocesora pracuje z częstotliwością 16 kHz, zaś zegar czasu rzeczywistego odmierza 1-sekundowe przerwy celem pobierania odczytów przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC). W metodzie nr 2 kryształ, w jaki wyposażony został układ sterowania mikroprocesora, zapewnia prawidłowe wskazania zegara w trybie Stop3. Zegar czasu rzeczywistego „budzi” układ co sekundę w celu przeprowadzenia pomiaru ADC. Co piąty pomiar MCU przechodzi na częstotliwość szyny 8MHz i przetwarza dane. Trzecia metoda jest podobna do drugiej z tą różnicą, że oscylator małej mocy (LPO) na układzie sterowania mikroprocesora dostarcza wskazań zegara w trybie Stop2.
Obliczenia uwzględniają różne czasy przetwarzania dla każdej sytuacji i wykorzystują czas przetwarzania wynoszący 2.000 cykli w przypadku S08 i 500 cykli w przypadku V1. Przy zastosowaniu metody nr 3, 32- bitowy układ pobiera 0,88 μA, najniższy poziom mocy i 6 μA mniej niż w przypadku układu 8-bitowego, który pobiera 0,82 μA.
Demonstracja (małej) mocy
Metoda przeprowadzania periodycznych pomiarów za pomocą 8-bitowego (S08) albo 32- bitowego (V1) MCU może drastycznie zmniejszyć zużycie energii elektrycznej. 32-bitowy MCU w najniższym trybie zużycia energii pobiera nawet mniej prądu niż jego 8-bitowy odpowiednik.
