Современная электроника №8/2025

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 54 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2025 разрабатываемых компанией ARM Limited. Особенности ARM-ядер: ● базируются на архитектуре RISC; ● помимо реализации вычислитель- ных функций ядро ARM управляет периферийными устройствами кри- сталла, такими как порты ввода-вы- вода, таймеры, устройства оцифров- ки сигналов (аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи); ● имеют аппаратные блоки для опе- раций с плавающей точкой и век- торных вычислений, встроенную кэш-память; ● поддерживают сопроцессоры и мо- гут быть использованы для постро- ения многопроцессорных систем с общей памятью; ● обладают очень низким энергопо- треблением. Процессорные ARM-ядра содержат все МК ряда STM32. В зависимости от функционала они существуют в сле- дующих модификациях: Cortex-M33, Cortex-M7F, Cortex-M4F, Cortex-M3, Cortex-M0+, Cortex-M0. По энергопотреблению в активном режиме (Run) современные микрокон- троллеры условно относят к одной из трёх групп: ● с пониженным напряжением пи- тания (от 1,8 до 3 В) – предназначе- ны для работы в устройствах с ав- тономным питанием. Наиболее популярные модели: STM32Fxxx, MSP430Fxxx; ● низкопотребляющие – имеют ре- жимы пониженного потребления, в которых тем не менее способны выполнять различные функции. Ти- пичные представители семейства: PIC16xxx, PIC18xxx, Atmega128xxx, STM32Fxxx, MSP430Fxxx; ● со сверхнизким энергопотреблени- ем (picoPower). В активном режиме потребля- ют 30–40 мкА/МГц, а ток в режи- ме сна – 50–70 нА. К ним относятся: Atmega328xxx, PIC18F42xx, STM32Lxxx, MSP430F2xxx. Разработчики систем на основе микроконтроллеров применяют сле- дующие способы снижения энергопо- требления: ● использование специализирован- ных режимов энергосбережения, таких как Sleep Mode, Idle Mode; ● отключение неиспользуемых функ- циональных узлов МК, так как ред- ко требуется работа всех периферий- ных устройств одновременно; ● выбор рабочей тактовой частоты, минимально необходимой для вы- полнения приложения; ● использование табличных методов вычисления вместо расчётов по фор- мулам; ● в отдельных случаях в код, напи- санный на языке высокого уров- ня, например, на Си, включают под- программы на языке Ассемблер для конкретного типа микроконтроллера. Рассмотрим режимы энергосбере- жения. Режим Idle Mode В этом режиме прекращает работу центральный процессор, но продолжа- ют функционировать периферийные модули, которые контролируют состо- яние объекта управления. При необ- ходимости сигналы от периферийных модулей переводят МК в активный режим, и рабочая программа форми- рует необходимые управляющие воз- действия. В режиме ожидания мощность потребления МК снижается по сравне- нию с активным режимом в 5–10 раз. Режим Sleep Mode В этом режиме прекращают рабо- ту как центральный процессор, так и большинство периферийных моду- лей. Переход МК из состояния остано- ва в рабочий режим возможен, как правило, только по прерываниям от внешних источников или после пода- чи сигнала сброса. В режиме останова мощность потребления МК снижается по сравнению с активным режимом Рис. 3. Классификация микроконтроллеров