你的处理器为啥这么耗电？可能是这个限流电阻的“锅”

记得有一次，客户拿着处理器板走进我的办公室，说它的功耗太大，耗尽了电池电量。因为咱们曾骄傲地声称该处理器属于超低功耗器件，是以举证义务在咱们这边。我预备根据常规，一个一个地堵截电路板上分歧器件的电源，直至找到真正肇事者，这时候我想起不久以前的一个近似案例，谁人案例的“首恶”是一个单独挂在供电轨和地之间的LED，没有限流电阻与之为伍。LED终究生效是因为过流，仍是纯真由于它认为无聊了，我不克不及完整确定，无非这是题外话，咱们临时不谈。

从教训起程，我做的第一件事是查抄电路板上有没有闪闪发光的LED。但遗憾的是，此次没有近似题目的但愿曙光。此外，我发明处理器是板上的仅有器件，没有其余器件能够让我归罪义务。客户接下来抛出的一条信息让我的心境加倍降低：经由过程实验室测试，他发明功耗和电池寿命处于预期程度，但把体系安排到现场以后，电池电量倏地耗尽。此类问题是最难解决的题目，由于这些题目异常难以再现“第一案发现场”。这就给数字天下的题目增加了模仿性的无奈展望性和挑衅，而数字天下平日只是可展望的、简略的1和0的天下。

在最简略意义上，处理器功耗主要有两方面：内核和I/O。当涉及到按捺内核功耗时，我会查抄诸如如下的工作：PLL设置/时钟速率、内核供电轨、内核的运算量。有多种设施可以使内核功耗下降，比方：下降内核时钟速率，或施行某些指令迫使内核休止运转或进入就寝/休眠状况。假如嫌疑I/O吞噬了所有功耗，我会存眷I/O电源、I/O开关频次及其驱动的负载。& &

我能探求的惟独这两个方面。结果是，题目同内核方面没有任何瓜葛，是以幸免与I/O无关。这时候，客户暗示他应用该处理器纯真是为了计较，I/O举止少少。事实上，器件上的大部分可用I/O接口都没有失掉应用。& &

“等等!有些I/O您没有应用。您的意义是这些I/O引脚未应用。您是若何连贯它们的?”& &

“理所当然，我没有把它们连贯就任何处所!”

“本来云云!”& &

这是一个使人狂喜的时辰，我终究找到了题目地点。尽管没有沿路尖叫，但我着实花了一会功夫才抑制住高兴之情，而后坐下来向他说明。& &

典范CMOS数字输出近似下图：

当以保举的高(1)或低(0)电平驱动该输入时，PMOS和NMOS FET一次导通一个，绝不会同时导通。输出驱动电压有一个不确定区，称为“阈值地区”，此中PMOS和NMOS大概同时部份导通，从而在供电轨和地之间发生一个泄露门路。当输出浮空并遇到杂散噪声时，可能会产生这类情形。这既说明了客户电路板上功耗很高的究竟，又说明了高功耗为何是随机产生的。

某些情况下，这大概惹起闩锁之类的状态，即器件继续罗致过大电流，终究销毁。可以说，这个题目较轻易发明和解决，由于面前的器件正在冒烟，证据确实。我的客户呈报的题目则更难对于，由于当您在实验室的风凉环境下举行测试时，它没什么题目，但送到现场时，就会惹起很大贫苦。

当初咱们知道了题目的本源，显而易见的解决设施是将所有未应用输出驱动到无效逻辑电平(高或低)。然而，有一些纤细事项需求注重。咱们再看几个CMOS输出处置欠妥惹起贫苦的情况。咱们需求扩充局限，不但思量彻底断开/浮空的输出，并且要思量好像连接到适量逻辑电平的输出。

假如只是经由过程电阻将引脚连接到供电轨或地，应注重所用上拉或下拉电阻的巨细。它与引脚的拉/灌电流一路，可能使引脚的实践电压偏移到非冀望电平。换言之，您需求确保上拉或下拉电阻足够强。

假如抉择以有源体式格局驱动引脚，务必确保驱动强度对所用的CMOS负载足够好。若非云云，电路四周的噪声大概强到足以跨越驱动旌旗灯号，迫使引脚进入非预期的状况。

咱们来研讨几种情况：

在实验室失常事情的处理器，在现场大概莫名重启，由于噪声耦合到没有足够强上拉电阻的RESET(复位)线中。

2.设想CMOS输出属于一个栅极驱动器的情形，该栅极驱动器操纵一个高功率MOSFET/IGBT，后者在应该断开的时间不测导通!的确蹩脚透了。

另一种相干但不那末显然的题目情况是当驱动旌旗灯号的回升/降低异常慢时。这类情况下，输出大概会在旁边电平逗留必定的时候，进而惹起种种题目。

咱们已经在普通意义上接头了CMOS输出大概产生的一些题目，值得注重的是，就设想而言，有些器件比其余器件更长于处置这些题目。比方，接纳施密特触发器输出的器件可以或许更好地处置拥有高噪声或慢边际的旌旗灯号。

咱们的一些最新处理器也注意到这类题目，并在设想中采取了非凡防备步伐，或宣布了明确的指南，以确保运转顺遂。比方，ADSP-SC58x/ADSP-2158x数据手册清晰说了然有些管脚拥有外部端接电阻或其余逻辑电路以确保这些管脚不会浮空。

最初，正如人人常说的，精确实现所有扫尾事情很首要，尤其是CMOS数字输出。