一、概述
对于一个Headset的产品来说，除了便携性之外，还有一个重要的特性——低功耗。由于Headset 是由一个可充电的锂电池进行供电，所以功耗就会影响到设备的持续使用时间跟用户体验。接下来我们就详细聊聊 Headset 中的低功耗原理以及如何实现。
二、低功耗原理
在修改代码之前，我们先来重温一下 Headset 中的框图：
在框图中可以看到，主要的功耗元器件有如下几个：MCU（KL27）、NXH3670、Codec（DA7212）。所以如果需要降低功耗就要了解这几个元器件的工作状态以及对应的功耗电流：
1. NXH3670 的工作状态以及功耗电流如下表所示：
在上表中，我们可以看到 NXH3670 在休眠状态中的功耗是为 μA 级别，功耗最大是在射频发送以及接收的状态中的功耗是为 mA 级别，在代码中默认的发射功率为 4dB，所以在发送数据时最高功耗可以到达 13.4mA；而接收音频数据时功耗为 4.0mA。综上所述，NXH3670 在休眠时功耗可以降到 63μA以下，其中在运行过程中只单纯接收音频时功耗为 4.0mA；发送数据时最大功耗为 13.4mA。
2. KL27 的工作状态以及功耗电流如下表所示：
KL27 中关于休眠状态选择比较多，由于版面原因，我们就只展示代码中使用到的休眠转态功耗表，如果需要查看其它状态的功耗电流，请查阅 KL27 UserManuel。
Idel状态：
休眠状态：
在上表中，我们可以看到 KL27 在代码运行状态中主要是会处于两个状态，一个是 Idel 状态即 Wait Mode，在该状态中功耗的大小会与外部晶振的使用有关，晶振频率为 48 MHz 时为 1.81 mA，24 MHz 时为 1.22mA；另一个状态为休眠状态（VLPS Mode），该状态功耗与外部供电电流有关，外部供电电压为3.3 V时功耗为 3.31μA，供电为1.8 V时功耗则为 3.21μA。
3. Codec（DA7212）的工作状态以及功耗电流如下表所示：
在上表数据中，我们可以看到 DA7212 在 PowerDown 的模式下，功耗为 5μA，而在播放音乐时，DA7212 的功率为6.9 mW，供电电压为1.8V，即功耗电流为3.83 mA。
在查阅了三个主要元器件时，我们可以看到在同时进入休眠状态情况总体的功耗为 100μA 以下，工作状态下功耗最高为 20 mA 左右，能够保证 Headset 的长时间运行以及用户体验。
三、低功耗运行流程
在设备的运行中，主要的工作状态有：休眠状态，广播状态，连接状态
1. 在设备开机时，KL27 会将存储在 Flash 中的 NXH3670 Frameware 传输到 NXH3670 中。
2. 在传输完成并初始化完外设后，NXH3670 开始进行广播，
3. Dongle 发现并且连接上后，Headset 会启动 Codec 用于播放 NXH3670 接收到的音频。
4. 在断开连接之后，NXH3670 会重新进入广播状态，在经过2分钟后，如果没有建立连接就会自动进入休眠状态。
四、低功耗的代码实现
在上一章节中，我们梳理设备在运行时不同状态下，各个元器件的进入的工作状态。下图就是在例程代码中各个元器件进入低功耗时调用的代码函数
1. KL27 代码部分：
在上图中，KL27 会根据不同状况进入不同的休眠状态，主要调用到的函数有
SMC_SetPowerModeVlps(SMC) 以及 SMC_SetPowerModeWait(SMC)，分别是进入 VLPS 状态以及 VLPM 状态。
2. NXH3670 休眠代码处理
调用该函数时，KL27 会通过 SPI 发送 Command 让 NxH3670 进入休眠状态或者唤醒 NxH3670。
3. DA7212 休眠代码处理
调用该函数后，DA7212 会 Reset DA7212 之后，再发送指令让 DA7212 进入 Standby 状态。
五、结语
在经过这一个章节之后，我们对 Headset 的低功耗原理以及程序运行中怎样做到低功耗这一功能有了一定的了解。接下来我们将进一步了解 Headset 方案中的其他特性，敬请期待。
参考资料：
- NXH3670 Datasheet — NXH3670UK；2019，NXP semiconductors
- AN12360 application note — NXH3670 Gaming；2019，NXP semiconductors
- KL27 Datasheet —KL27P64M48SF6；2016，NXP semiconductors
- KL27 User Manual —KL27P64M48SF2RM；2015，NXP semiconductors
评论