不断添加的低功率电子设备需求在消费、工业和汽车市场的各个旮旯随处可见，不管运用是由市电供电仍是电池供电。不断上涨的动力本钱、更高的竞赛基准要求和日益严厉的立法操控仅仅对最新一代电子产品提出更高成效要求的几个要素。
经过深化到最新的微操控器(MCU)的中心，就有或许从根本上完成低功耗。本文一开始先介绍了飞思卡尔MC9S08系列产品供给的几种不同时钟模块，然后详细介绍了多功用时钟产生器(MCG)供给不同时钟选项。这种产生器是当今系列产品中最灵敏的模块。本文向读者介绍时钟挑选关于在运用中完成低功率运转是多么重要。
本文介绍了MCG的作业原理，并详细介绍了协助下降功耗的一些特点，如锁相环(PLL)、锁频环(FLL)、分频系数，终究评论了这些特点怎么影响时钟的准确性。
时钟考虑
时钟担任在整个CPU和其他MCU外围设备中供给根本守时和同步信号。时钟信号由外部源(如水晶)或内部源(如RC电路)供给。运用将终究确认选用哪一种时钟源，由于每一种时钟源都有自己的优势。
从根本上讲，MCU的时钟速度越快，该设备的功耗越高，反之亦然。为了延伸电池供电设备的寿数或许规划更细巧、更简略的电源(针对市电供电运用)，下降微操控器的功耗十分重要。时钟仅仅微操控器中影响功耗的很多特性之一。
飞思卡尔的多功用时钟产生器
在飞思卡尔的8位MC9S08系列产品中，您能够选用内部时钟源(ICS)、内部时钟产生器(ICG)或多功用时钟产生器(MCG)，详细取决于用户挑选哪种MCU。在选用飞思卡尔设备的各种运用中，有3种模块能够用来支撑这些运用。每一种时钟模块都具有类似的特点，ICS能够被看作是ICG的一个子集，MCG能够被看作是ICS和ICG的兼并。MCG在规划时充分考虑了高端运用的需求，而ICS则恰恰相反，它适宜体积较小、对本钱灵敏的MC9S08设备。虽然MCG可供给最广泛的功用，但有时结合运用ICS和ICG 或许并不适宜，由于某些运用或许只需求ICS和ICG别离供给的功用。表格1对这3种时钟模块进行了简略比照。
1 带有%&&&&&%S的模块或许不包含振荡器，由于它们或许没有满足数量的针脚。在没有外部时钟源的情况下，模块只要3种运转形式。
2 这些不包含“封闭”形式。
由于功用的添加，MCG是3种模块中功用最多的模块。PLL、FLL、内部或外部生成的参阅时钟能够为用户供给多种挑选。图1显现了MCG的结构图。
PLL电路能够为规划人员供给精度最高的时钟解决方案。它选用了外部振荡器，但内部参阅时钟能够最大极限地节省功率。因而咱们能够选用8种不同形式运转该模块。用户能够在他们的运用中随时在这些形式之间切换：
·FLL Engaged Internal(FEI)
·FLL Engaged External(FEE)
·FLL Bypassed Internal(FBI)
·FLL Bypassed External(FBE)
·PLL Engaged External(PEE)
·PLL Bypassed External(PBE)
·Bypassed Low Power Internal(BLPI)
·Bypassed low Power External(BLPE)
每一种运转形式的悉数细节不在本文评论规模之内，但有关MCG 运转形式的信息能够从飞思卡尔技能培训中心(http://www.freescale.com/training)供给的MC9S08 MCG在线培训资料中获取。依据MCG支撑的运用的不同，上述每一种形式都具有它们共同的优势。
不同运转形式的功耗互不相同。咱们能够这样说，选用内部组件的形式所耗费的功率少于选用外部组件的形式。而MCG包含两种专门为低功率运用规划的形式——旁通低功耗内部(BLPI)和旁通低功耗外部(BLPE)。驱动BLPI形式的总线频率要比BLPE 形式低，因而BLPI 形式耗费的功率最小。图2总结了每一种运转形式的功耗。
旁通低功耗运转形式
在这些形式中，FLL或PLL被旁通，体系时钟源从内部时钟(BLPI)或外部参阅时钟(BLPE)中取得。要了解触及旁通锁环电路的低功耗运转形式，咱们应留意PLL/FLL的运转方法。PLL有输入时钟信号有必要经过的几个阶段，如图3所示。
PLL的意图是不断比照输入信号的相位和输出信号的相位并调理呈现的任何差异，然后坚持频率信号。一般来说，PLL包含一个相位检测器、低经过滤器和电压操控振荡器(VCO)。相位检测器对两种输入值的相位进行比照并供给与相位差异成份额的输出，然后这些输出经过低经过滤器过滤。VCO担任将频率输出转换成相位输出，终究一个阶段供给输入反应(负的)，以便重新开始整个进程。很明显，坚持十分准确的时钟源的进程或许需求很多功率。FLL的运转方法稍有不同，它能够确定频率而不是相位。因而旁通PLL(或FLL)阶段并运用外部/内部时钟源耗费的功率更低，但价值是全体时钟准确性的下降。直接时钟源的准确性由水晶(外部源)或RC电路(内部源)的质量决议。
这些低功耗旁通形式能够进一步下降功耗，由于它们运转时不需求发动后台调试通讯(BDC)设备。这意味着这些运转形式下不能进行调试。但是，假如需求BDC，该模块会主动切换到可处理BDC的恰当旁通运转形式(即FBE、FBI或PBE)。
由于 PLL/FLL没有运转，导致两种形式呈现固定频率规模。在BLPI形式中，内部参阅生成器 固定为31.25kHz-39.06kHz，因而整体功耗最低。另一方面，BLPE形式的频率规模十分大(低规模：32kHz-38.4kHz;高规模：1MHz–16MHz)，由于PLL/FLL不会对外部参阅频率设定任何约束。在MCG操控寄存器2中，用户还能够挑选总线分配器(BDIV)位功用，使时钟源能够除以1、2、4或8系数——留意，更低的总线时钟速度可进一步下降功耗 。
MCG操控寄存器 2还包含其他根本位，使模块能够以低功耗运转。低功耗挑选(LP)位操控在旁通形式下是否禁用PLL(FLL)。这种详细操作已在前面评论过。该寄存器还包含一个高增益振荡器(HGO)挑选位，能够操控外部振荡器。用户界说设备是否应当以高增益仍是低功耗运转。为了最大极限地下降功耗，低功耗形式将约束振荡器针脚上的电压摇摆，而高增益运转会带动振荡器针脚上的轨至轨(rail-to-rail)电压摇摆。
MCG寄存器的其他功用包含MCG状况、操控寄存器锁丢掉和时钟监控器位丢掉。假如产生锁/时钟丢掉事情，这些功用会触发中止/复位操作。封闭这些功用能够进一步下降功耗，但也会下降体系的强耐性。
定论
MC9S08DZ系列产品中现在供给的MCG模块能够为运用规划人员供给多种运转形式。这些形式都具有不同特点，适宜各种运用。PEE形式可经过选用外部源(虽然是PLL)供给最高的时钟准确率，但价值是功耗最高。相反，BLPI形式下时钟速度最慢，耗费的功率也最低。明显，功用进步，功耗也会相应添加。
还有一些办法能够进一步下降功耗，如封闭时钟丢掉和锁丢掉功用及使用总线频率分配器功用。后一种特点可用于任何运转形式，能够协助下降功率而不需求使用旁通形式。
