ATMEGA328P(Arduino Pro Mini)超低运行功耗探索

目的

最近在做一个低功耗的项目，需要一款超低功耗的mcu，整体运行功耗不超过3mA(3.3v)，同时要有i2c、spi以及uart通信，并且能承载一定的计算量，需要跑100hz以上的两层卡尔曼滤波，最重要的是，要可以用Arduino系的库，为了非常方便开发验证，所以还是基于ATMEGA328P进行低功耗探索，看看到底能做到多低的运行功耗

硬件准备

电压将为3.3v，频率降为8MHz，由于我手头上有一块Arduino Pro Mini的小板子，所以基于这个板子进行改造，如果不是同款板子，也可以参照着进行改造，只要都是ATMEGA328P芯片就行

1. 拆除LDO（低压差稳压器）和LED，我板子上的LDO大概会消耗50uA的电流

   
   

2. 使用usbisp修变板子的熔丝位为：0xFDDAFF，熔丝位参照Arduino官方板子Arduino Pro or Pro Mini (3.3V, 8 MHz) w/ ATmega328P的设置，官方板子配置在：
   

   
   用porgisp软件修改熔丝位：
   
   
   我用的usbisp：
   

Arduino官方最低支持的就是3.3v 8Mhz的频率，ATMEGA328P还可以通过修改熔丝位来调整是否使用外部晶振，从而达到更低功耗，但修改后就得自己写bootloader了，所以硬件部分就只能优化到这了，如果大神们还有更低的方案欢迎评论区留言

软件修改

在做完硬件修改后，整体功耗在8.1mA左右，跑我的算法可以到1000hz左右，我的传感器只需要100hz刷新即可，算力有点浪费了

1. 引入avr/power库，#include ，通过clock_prescale_set函数进行降频，对应的电流值如下：

    /**
     * clock_div_1 8.1 mA
     * clock_div_2 5 mA
     * clock_div_4 3.3 mA
     * clock_div_8 2.2 mA
     * clock_div_16 1.6 mA
     * clock_div_32 1.3 mA
     */
    clock_prescale_set(clock_div_8);

由于我需要保证100hz刷新，所以选择clock_div_8，最后刷新率在120hz左右，电流在2.2mA左右，加上外围电路的消耗，总消耗也在3mA以内，达标

2. 调整时间计算，由于通过avr的库降频了，Arduino的库函数并没有对应做处理，也就是说整体的运算速度下降了，原本的时间间隔也被拉长了，比如最常用的millis()和delay()函数已经不能对应上实际发生的时间了，因为这些时间相关的函数都是通过定时器来计算时间的，定时器降频了，所以时间变慢了，要回到正确的时间上必须对时间进行处理，比如我是clock_div_8，那么millis()需要乘8，delay()需要除以8