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zykzyk-93033 发表于 2012-8-9 21:08:38

【经典讨论】STM8L和MSP430的低功耗对比（长期开放）

经过实际产品的对比，STM8L的低功耗完胜MSP430。在此记录。欢迎有不同意见发表。:D
我的测试环境如下：
1、外部晶振分频得1M
2、一个16位定时器
3、一个按键中断
4、一个串口 波特率：115200
5、一个LED灯
 
6、电源3.3V
7、主程序运行：按键中断从串口打印“STM8L PK MSP430”，定时器500MS中断将LED取反。
以上硬件条件分别在STM8L和MSP430上全速进行。实测电流进行比较而得结果，有兴趣的朋友可以试试看看。https://www.stmcu.org.cn/images/bbs/smilies/007.gif
讨论说明：
 
低功耗一直是各大MCU厂商争夺的焦点。最近，网上非常流行一个视频（意法半导体STM8L低能耗系列MCU技术演示），视频中ST的工程师分别用两个土豆，RFID线圈，一杯热水对STM8L MCU进行供电并使得系统正常运行。这不禁让我对STM8的运行功耗产生了兴趣，到底多低的电量STM8L就能工作呢？MCU内部哪个模块功耗最高？如何才能尽可能的降低STM8L的功耗？
首先让我们来看看厂商DS中提供的数据:
1. 工作电压1.8V到3.6V
2. 5个低功耗模式：
   
[*]wait模式   
[*]Low power run模式 （约消耗5.1uA）   
[*]Low power wait模式（约消耗3uA）   
[*]Active-halt with full RTC模式（约消耗1.3uA）   
[*]Halt模式（约消耗350nA）
当然，这只是厂商提供的理想功耗，在实际使用过程中，不同的应用场合不同的外设甚至于不同的PCB 设计和不同的软件编写都会对系统的功耗产生重大的影响。在下面的评测中，我们就以最基本的STM8 discovery开发板为平台进行STM8 RUN模式下功耗实测。当然由于测试仪器的精度以及测试方法的影响，
首先让我们来看看 STM8-DISCOVERY 工作电压到底多低？

测试电路很简单，一个外置稳压电源，一个万用表串联用来测当前电流，一个万用表并联用来测试当前电压。
在电源电压为1.8056V时系统不工作，STM8板上液晶不亮。
在电源电压为1.8135V时系统工作，片内程序执行，IDD测试当前电流为1.12mA ，按照STM8L用户手册(CD00278045文档)的介绍，我们把电流表串入JP1的2,3号引脚。此时电流表中显示为1.08mA。基本与IDD测量一致。通过此次测量，可以认为STM8的工作电压介于1.80V到1.81V之间，基本满足数据手册上所述的1.8V供电电压。
STM8的DS中有提到：Consumption: 195 μA/MHz，这是什么意思呢？难道系统的时钟频率还和功耗有关系？
根据用户手册的图17可以看到，STM8 MCU所用的时钟信号主要来自于4个地方HSE(外部高速晶振)、HIS（内部16M RC振荡器）、LSE(外部低速晶振)以及LSI（内部38KHz低速振荡器）。这四个时钟通过选择器进行选择，并通过系统的分频器进行（1,2,4,8,16,32,64，128）分频。由于板子上没有外接高速晶振，所以只能使用芯片内部提供的16MHZ RC振荡器进行测试。为了更好的展现测试效果，我们对每种分频分别进行了测试。STM8的最高频率为16MHz，最低频率为16/128=125KHZ。下面各图分别为在各种分频系数下用板载IDD所测得得RUN模式下的消耗电流。（测试程序关闭了除ADC模块和液晶显示屏模块外的所有模块，并且电源为3.3V）。分频分别为：1、2、4、8、16、32、64、128。
通过测试，我们可以知道，在同一电压下，不同的工作频率器件所消耗的电流是不一样的，总体来看呈下降趋势。当这个下降却不是完全线性的，当系统分频因子从1变为2时效果比较明显，从8变为16和32时，系统消耗电流只有微小的改变，如果系统的分频因子从64变为128基本上可以说没有变化。如果还能够有256分频的话，按照前面的规律估计所消耗的电流变化也不会很大。难道这就是STM8L的极限了？当然不是，前面我们说过，STM8 MCU有4个时钟源，除去外部高速时钟板子上没有焊接外，其余三个我们都可以使用。上面我们测试的结果就是用内部16Mhz的RC时钟源作为主时钟得出的，为了使得STM8工作在更低的频率之下，我们可以选择内部38k低速时钟（即LSI）作为主时钟。以LSI为主时钟，并且分频因子为1时系统消耗电流各不相同。
 

陈明淦 发表于 2017-2-13 10:22:50

华大MCU HC16LC系列采用C80251内核，相同时间频率下处理能力是标准C8051的40倍
增强型80251，16位CPU平台
 HC16Lxx具有低功耗性能：
 0.9μA @ 3V 低功耗模式1：主时钟关闭，外部32.768 kHz 晶振时钟关闭，包括上电复位有效，寄存器，RAM和CPU数据保存状态。
 1.2μA @ 3V 低功耗模式2：除了包括低功耗模式1的配置外，RTC工作并且外部32.768 kHz 晶振工作。
 1.4μA @ 3V 低功耗模式3：除了包括低功耗模式1的配置外，基于电荷泵型的LCD工作。
 1.6μA @ 3V 低功耗模式4：除了包括低功耗模式2的配置外，基于电荷泵型的LCD工作。
 1.7μA @ 3V 低功耗模式5：除了包括低功耗模式4的配置外，WDT使用外部32.768 kHz 晶振工作。
 2.0μA @ 3V 低功耗模式6：除了包括低功耗模式4的配置外，WDT使用内部专用的RC OSC工作。
 40μA/MHz@3V 空闲模式：CPU停止工作，外设模块运行，主时钟运行。
 260μA/MHz@3V 工作模式：CPU和外设模块运行，程序在Flash内部运行。
 芯片从低功耗模式下的唤醒时间是3μs。
具有高安全性，128位JTAG密码授权保护，使用密码认证机制可以防止外部工具及人员的非法访问。
 集成了DES协处理器。
 集成了硬件64位真随机数模块（RNG）。
 集成了硬件16位循环冗余校验码（CRC）。
 每颗芯片具备8字节的唯一设备标识号，启动主程序之前，需进行ID解密，从而保证客户代码的安全。
 可通过smart card调用RNG/DES，通过多重认证机制来加强系统的高安全性。
 执行主程序前，通过硬件DMA与CRC计算功能检验Flash内部程序正确后，才启动主程序，保证程序的完整性，增加系统可靠性。
 将MCU中的部分代码或算法进行DES加密放在Flash中，运行前解密到RAM中，在RAM中运行高安全性程序，以保护密钥以及特殊程序，增加程序的安全性。

陈明淦 发表于 2017-2-13 10:21:35

华大MCU HC16LC系列采用C80251内核，相同时间频率下处理能力是标准C8051的40倍
增强型80251，16位CPU平台
 HC16Lxx具有低功耗性能：
 0.9μA @ 3V 低功耗模式1：主时钟关闭，外部32.768 kHz 晶振时钟关闭，包括上电复位有效，寄存器，RAM和CPU数据保存状态。
 1.2μA @ 3V 低功耗模式2：除了包括低功耗模式1的配置外，RTC工作并且外部32.768 kHz 晶振工作。
 1.4μA @ 3V 低功耗模式3：除了包括低功耗模式1的配置外，基于电荷泵型的LCD工作。
 1.6μA @ 3V 低功耗模式4：除了包括低功耗模式2的配置外，基于电荷泵型的LCD工作。
 1.7μA @ 3V 低功耗模式5：除了包括低功耗模式4的配置外，WDT使用外部32.768 kHz 晶振工作。
 2.0μA @ 3V 低功耗模式6：除了包括低功耗模式4的配置外，WDT使用内部专用的RC OSC工作。
 40μA/MHz@3V 空闲模式：CPU停止工作，外设模块运行，主时钟运行。
 260μA/MHz@3V 工作模式：CPU和外设模块运行，程序在Flash内部运行。
 芯片从低功耗模式下的唤醒时间是3μs。
具有高安全性，128位JTAG密码授权保护，使用密码认证机制可以防止外部工具及人员的非法访问。
 集成了DES协处理器。
 集成了硬件64位真随机数模块（RNG）。
 集成了硬件16位循环冗余校验码（CRC）。
 每颗芯片具备8字节的唯一设备标识号，启动主程序之前，需进行ID解密，从而保证客户代码的安全。
 可通过smart card调用RNG/DES，通过多重认证机制来加强系统的高安全性。
 执行主程序前，通过硬件DMA与CRC计算功能检验Flash内部程序正确后，才启动主程序，保证程序的完整性，增加系统可靠性。
 将MCU中的部分代码或算法进行DES加密放在Flash中，运行前解密到RAM中，在RAM中运行高安全性程序，以保护密钥以及特殊程序，增加程序的安全性。

LeoMe 发表于 2021-1-22 09:20:42

用过stm8l051和l151和430的g2553以及5438
st和ti对于低功耗的理解不同，实现方式也不同
两者的内核部分时钟停止和唤醒速度差不多，us级的，主要区别在于外设上
st更倾向于让用户自己动手在进低功耗模式前关掉部分的外设时钟 内部稳压等模拟外设，唤醒后需要手动启动一部分外设和初始化时钟（比如stm32l151，唤醒后默认MSI，意味着每次唤醒后都要手动切一遍时钟，而切时钟又需要设置flash延时和缓存启用一类的东西），整体来说要get到比较低的平均功耗，需要熟悉st的外设特性。
ti的外设更自主一点儿，用起来很利索，一句lpm3完事儿，唤醒时钟也会自己切回来，ad采集完自己就停了，内部参考啥的也会自己进入低功耗模式，总之比较省心一点儿，比较简单的低功耗设计还是喜欢用430。2021年了，st涨价了，突然觉得430就不是那么贵了。
最终把程序优化完，stm8l051和msp430g2553的平均功耗不会差多少，至少实际用电池测下来，续航差不多。

yjwpm 发表于 2012-8-9 22:18:58

RE:STM8L和MS430的低功耗对比

我早就说过,STM8L的低功耗比MSP430强...
Cortex-M3内核的EFM32的低功耗也比MSP430强....

fuli247012412 发表于 2012-8-9 22:55:14

回复:STM8L和MS430的低功耗对比

有没有测试数据之类的，简单的说说不能说明问题！

yjwpm 发表于 2012-8-9 23:49:43

RE:STM8L和MS430的低功耗对比

MSP430因该退出低功耗的历史舞台了,目前低功耗的芯片竞相出现.TI还在抱着MSP430不做改进,MSP430应用的某些非特定场合是可以的,但不是万能的..

阿呆 发表于 2012-8-10 12:00:03

回复:STM8L和MS430的低功耗对比

回复第 3 楼 于2012-08-09 22:55:14发表:
有没有测试数据之类的，简单的说说不能说明问题！ 

同意fuli的建议，听到这样的结果很激动人心，同时也更期待看到你那边的数据分享~~:lol

西门吹猫 发表于 2012-8-10 15:11:24

RE:【深入讨论】STM8L和MS430的低功耗对比

期待你的STM8L具体硬件条件和测试环境。然后我也测试下MSP430，对比一下！怎么样？;P

awficel1 发表于 2012-8-11 09:09:05

回复:【深入讨论】STM8L和MS430的低功耗对比

我觉的应该用数据来说话。要是能全面对比一下就好了。;P

zykzyk-93033 发表于 2012-8-11 10:57:38

RE:【深入讨论】STM8L和MS430的低功耗对比

那STM8L和EFM32那个更胜一筹呢？:D

zykzyk-93033 发表于 2012-8-11 11:05:06

RE:【深入讨论】STM8L和MS430的低功耗对比

我的测试比较环境就是：1、相同运行频率：1M2、一个16位定时器 3、一个按键中断 4、一个串口 波特率：115200 5、一个LED灯
以上硬件分别运行在STM8L和MSP430上进行，全速运行，电源3.3V，外部晶振分频得1M运行频率。实测电流进行比较而得结果，有兴趣的朋友可以试试看看。:D

zykzyk-93033 发表于 2012-8-11 11:19:18

RE:【深入讨论】STM8L和MSP430的低功耗对比

STM8L05x系列好像出来了，据了解其功耗和性价比更高。有机会试试。:D

joyway 发表于 2012-8-11 11:44:22

回复:【深入讨论】STM8L和MSP430的低功耗对比

空口无凭，可否请给出具体的数据报告

grant_jx-220821 发表于 2012-8-12 17:42:56

回复:【深入讨论】STM8L和MSP430的低功耗对比

ST早就自己做过了测试，贴出来给大家参考一下。应该说各有所长，关键看应用场合。
 
还有留上的说STM8L05xx那颗，其实就是STM8L152xx，不过是某些市场的原因，专攻一个特地应用推出的料号。功耗与152是一样的，只是性价比高些。
 
 

zykzyk-93033 发表于 2012-8-13 20:36:20

RE:【深入讨论】STM8L和MSP430的低功耗对比

上面的数据已经很清楚了吧。:D

zykzyk-93033 发表于 2012-8-13 20:41:04

RE:【深入讨论】STM8L和MSP430的低功耗对比

有些东西看别人的参数是么有什么印象的，都是一些枯燥的数据，而且有的比较单位又不一样，如：uA/MHZ 、μA/MIPS 。你很难分辨的，所以自己亲自试试一样的功能，采用不同的平台试试，一看就很清楚了。:D

西门吹猫 发表于 2012-8-14 23:21:54

RE:【深入讨论】STM8L和MSP430的低功耗对比

可是我觉得你这样测也不对，全速跑的话，430的架构是肯定不占优势的！
除了全速跑之外，应该增加一个不是全速跑的。这样才全面些！
12楼的图，我也不知道是怎么测出来的。而且430的系列那么多，有一些是老的系列，肯定没有新的系列那么好！:)

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