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【经典讨论】STM8L和MSP430的低功耗对比(长期开放)

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zykzyk-93033 提问时间:2012-8-9 21:08 /
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。
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。
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([url=http://www.st.com/internet/com/search/search.jsp?q=CD00278045&entqr=3&entsp=a&output=xml_no_dtd&sort=date:d1&client=ST_COM_PlanA_frontend&ud=1&oe=UTF-8&ie=UTF-8&proxystylesheet=ST_COM_PlanA_frontend&site=ST_COM]CD00278045[/url]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。
 
收藏 评论81 发布时间:2012-8-9 21:08

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81个回答
陈明淦 回答时间: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 回答时间: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 回答时间: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 回答时间: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 回答时间: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 回答时间: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 回答时间: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~~
西门吹猫 回答时间: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?
awficel1 回答时间: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。
zykzyk-93033 回答时间: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?
zykzyk-93033 回答时间: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: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
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。
zykzyk-93033 回答时间: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。
joyway 回答时间: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 回答时间: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。
 
 
小Q截图-20120812173934.png
zykzyk-93033 回答时间: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。
zykzyk-93033 回答时间: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。
西门吹猫 回答时间: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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