Як выкарыстоўваць падвойную наладу з падоўжаным часам аўтаномнай працы

Auctor Iflowpower - Portable Power Station supplementum

Многія распрацоўшчыкі сістэм лічаць, што энергаспажыванне аднаго чыпа меншае, чым двух чыпаў. Першапачаткова гэта вельмі проста: камунікацыя чыпа спажывае больш энергіі, чым адзін чып, на абодвух чыпах больш транзістараў, таму ў адначыпа з той жа функцыяй больш токаў уцечкі. Але тэхналогія энергаспажывання дала такі традыцыйны пункт гледжання.

Дызайнеры DSP інтэгруюць больш функцый, такіх як паскаральнікі, камунікацыйныя модулі і сеткавыя перыферыйныя прылады ў чып DSP, што робіць чып больш карысным для інжынераў. Але гэты больш магутны чып будзе спажываць больш энергіі, чым гэтая задача пры выкананні простых унутраных задач кіравання або маніторынгу. У многіх выпадках дызайнер не можа толькі ўключыць функцыі, неабходныя ў чыпе DSP.

У некаторых выпадках мікракантролер (MCU) можа выконваць тую ж задачу маніторынгу сістэмы і спажываць менш энергіі, чым DSP. Такім чынам, магчымая і архітэктура падвойнага чыпа: DSP і MCU. Такім чынам, выкарыстоўвайце DSP з нізкім энергаспажываннем у якасці асноўнага рашэння, іншы MCU з нізкім энергаспажываннем у якасці сістэмнага манітора можа падоўжыць тэрмін службы батарэі, які спажывае адзін DSP для выканання той жа задачы.

Каб дапамагчы зэканоміць энергію, інжынеры павінны ўлічваць наступныя фактары пры выбары DSP: звярніце ўвагу на вялікую ёмістасць убудаванай памяці. DSP заўсёды спажывае больш энергіі пры доступе да вонкавай памяці мікрасхемы. Знешняя DRAM захоўвае пастаяннае спажыванне энергіі, якое спажывае электрычную энергію батарэі.

Выберыце DSP, які можна запускаць і закрываць перыферыйныя прылады. Некаторыя DSP могуць аўтаматычна адключаць неактыўныя перыферыйныя прылады на чыпе, якія забяспечваюць розныя правінцыі кіравання і спажывання энергіі. Выберыце DSP, які забяспечвае розныя станы чакання пры розных узроўнях магутнасці.

Мультыблок харчавання эканоміць больш спажывання энергіі. Выберыце DSP для распрацоўкі праграмнага забеспячэння, якое аптымізуе энергаспажыванне і зніжае энергаспажыванне. Інструмент павінен дазволіць распрацоўшчыкам лёгка змяняць напружанне і частату чыпа, кіраваць станам харчавання, дапамагаць ім ацэньваць і разбіваць інфармацыю аб спажыванні энергіі.

MCU спажывае менш току ў некаторых мікрасхемах у некаторых мэтах, маламагутны паўправадніковы працэс зніжае ток уцечкі транзістара, каб дапамагчы распрацоўнікам мікрасхем аптымізаваць працу з нізкім энергаспажываннем. На жаль, нізкае энергаспажыванне абмяжоўвае прадукцыйнасць MCU. Напрыклад, TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU спажывае ток 500NA ў рэжыме чакання, максімальная тактавая частата складае 16MHz.

Максімальная тактавая частата, якая працуе ў TMS320C5506DSP, складае 108 МГц, спажывае 10 МГц у рэжыме чаканняµТок. Гэта заяўляе, што ён спажывае ў 20 разоў больш, чым MSP430.

З моманту распрацоўкі ў мінулым унутраная перыферыя MCU кіравалася праграмным забеспячэннем, якое дазваляе падтрымліваць стан працэсара. Але новы прывад перапынення (Interrupt-Driven) з&39;яўляецца перыферыйным для меншых выдаткаў на праграмнае забеспячэнне, дазваляе MCU падтрымліваць рэжым чакання большую частку часу. Возьмем у якасці прыкладу апаратнае забеспячэнне ўнутранага пераўтваральніка модуля (ADC), якое аўтаматычна скануе ўваходны канал, запускае пераўтварэнне і выконвае перадачу DMA для вырашэння задачы выбаркі атрыманых даных.

У выніку АЦП працуе практычна самаадвольна. Цэнтральны працэсар выкарыстоўвае вельмі мала часу для абслугоўвання харчавання, а MCU эканоміць энергаспажыванне. Патрабаванні да магутнасці зніжэння некалькіх тактавых сігналаў Дызайн тактавай сістэмы MCU таксама можа дапамагчы знізіць энергаспажыванне.

Электрычная схема на малюнку 1 паказвае два гадзінніка, якія працуюць ад аднаго крышталя. MCU звычайна выкарыстоўвае крышталь 32 кГц, але не абавязкова генеруе ўнутраныя тактавыя сігналы, сістэмныя тактавыя сігналы (MCLK) і другасныя тактавыя сігналы (ACLK). Як правіла, крышталі генеруюць толькі сігналы ACLK.

Выманне нізкай магутнасці MCU з выкарыстаннем дапаможнага тактавага сігналу 32 кГц, які адначасова кіруе гадзіннікам рэальнага часу MCU, высакахуткасны лічбавы асцылятар кіравання (DCO) генеруе сістэмны тактавы сігнал для працэсара і высакахуткасных перыферыйных прылад. DCO можа генераваць тактавыя сігналы некалькімі спосабамі, кожны з рознымі характарыстыкамі прадукцыйнасці і энергаспажывання. Ад нізкага да высокага энергаспажывання, гэтыя рэжымы гадзінніка маюць генератары звышнізкай магутнасці (VLO), крышталі 3 кГц і DCO.

Каб знізіць энергаспажыванне, дызайнер выкарыстоўвае самую нізкую тактавую частату (VLO або крышталь 32 кГц) у рэжыме чакання і рэалізуе высокачашчынны DCO пры выкарыстанні актыўнасці, якая будзе выкарыстоўвацца для працэсара. DCO можа быць менш 1µЧас часу S пераходзіць у актыўны стан і цалкам стабільны. Гэта імгненная магчымасць эканоміць час і энергаспажыванне.

Звярніце ўвагу, што выкарыстанне нізкачашчынных тактавых сігналаў з нізкім энергаспажываннем у раздзяленні актыўнасці будзе спажываць больш энергіі, чым пераключэнне на больш хуткія тактавыя сігналы. У рэжыме большага энергаспажывання, нізкачашчынныя званкі часу працэсар марнуе больш часу на выкананне пэўнай задачы. У дадатак да выкарыстання нізкахуткаснага энергаспажывання для эканоміі тактавай частоты на некаторых перыферыйных прыладах, MSP430MCU таксама пастаўляе генератары звышнізкай магутнасці для генерацыі сігналу ACLK.

У рэжыме чакання (LPM3) MSP430MCU звычайна спажывае менш за 1 пры працы ACLK і ва ўсіх станах з уключаным перапыненнемµТок. Такім чынам, маламагутныя мікрасхемы спажываюць менш энергіі, чым DSP, падчас зарадкі гадзінніка рэальнага часу або батарэі кіравання.

Больш за тое, місія ў MCU таксама можа быць вызвалена з дапамогай DSP, каб зрабіць яе выканальнай для задач па вырашэнні сігналаў. Інжынеры па выніках эканоміі энергаспажывання могуць бачыць дызайн падвойнага патрабавання для дасягнення выдатных вынікаў. Уявіце сабе сістэму, якая абапіраецца на высокакласны DSP для вырашэння задач маніторынгу.

У гэтым рашэнні неўзабаве будзе выкарыстоўвацца нікель-вадародны акумулятар АА ёмістасцю 2500 мАг. Калі раўнамернае спажыванне току складае 10 мА, дзве серыйныя батарэі разрадзяцца на працягу 10,5 дзён.

Dual Split Выкарыстоўваецца для памяншэння току да 1 мА, каб падоўжыць тэрмін службы батарэі да 120 дзён. MCU у сістэме з падвойным рашэннем прызначаны для зніжэння энергаспажывання, некаторыя функцыі сістэмы або маніторынгу, якія можна вырашыць, уключаюць: Тэхнічнае абслугоўванне гадзінніка рэальнага часу Харчаванне Сартаванне магутнасці Значнасць і скід Кіраванне клавіятурай або чалавечым інтэрфейсам Кіраванне батарэяй Кіраванне дысплеем Магутнасць DSP Шматлікія DSP Мноства ліній харчавання крыніцы харчавання прымяняюцца ў фіксаваным парадку для забеспячэння нармальнай працы DSP і перыферыйных прылад. Як правіла, гэтыя дарожкі адначасова працуюць ад ядра (ЦП) і памяці DDR і прылад уводу-вываду.

Нягледзячы на ​​тое, што спецыяльныя прылады могуць падаваць напружанне на мікрасхему DSP у фіксаваным парадку, яны не могуць выконваць іншыя функцыі. Меншыя маламагутныя мікрасхемы можна сартаваць і кантраляваць напружанне сілкавання, а таксама выконваць задачы па кіраванні магутнасцю (малюнак 2). У гэтым выпадку праграмнае забеспячэнне запускае ў адпаведным парадку тры схемы рэгулятара харчавання.

MCU выкарыстоўвае свой унутраны АЦП для праверкі адпаведнага напружання, калі адпаведныя рэйкі харчавання. Калі агульная схема не патрабуе чыпа DSP, MCU можа ўключыць рэгулятар, каб закрыць DSP. Фактычна, MCU можа ўзаемадзейнічаць з асцылятарам, які кіруецца ціскам, каб кіраваць напругай і частатой DSP або тактавай частатой DSP кіравання сувяззю PLL.

Такім чынам, калі DSP завяршае вылічальную задачу, рэгулюемы гадзіннік MCU пераводзіць DSP у рэжым чакання для эканоміі энергаспажывання. Двухбаковы маніторынг MCU тэстуе DSP, каб зразумець яго стан занятасці. У гэтым рэжыме MCU працуе як разумны кантролер.

З іншага боку, DSP можа чытаць і запісваць MCU. Такім чынам, DSP можна выкарыстоўваць у залежнасці ад выкарыстання, паведаміце MCU, каб паменшыць або палепшыць тактавы сігнал DSP. Выкарыстоўваючы MCU для выканання іншых задач, якія DSP звычайна выконваюць у адзінай сістэме рашэнняў, дызайнеры таксама могуць атрымаць больш пераваг.

Напрыклад, пры дазволе працы клавіятуры MCU спажывае менш энергіі, чым DSP. MCU адпраўляе сігнал перапынення ў DSP толькі пасля праверкі дзеяння кнопкі або адпускання кнопкі. Такім чынам дапамагае празмернае спажыванне току, выкліканае ўдарам за ўдарам, такая сітуацыя часта сустракаецца ў некаторых партатыўных прыладах.

Для далейшага зняцця нагрузкі на чып DSP, MCU можа пастаўляць: стандартныя парты SPI, UART і I2C для кіравання радыёчастотнай сувяззю перыферыйны інтэрфейс, схему кіравання батарэяй, універсальныя парты ўводу/вываду, згаданыя ў вышэй і ў папярэднім раздзеле Кожная перыферыя, MCU можа аўтаматычна запускацца з рэжыму нізкага энергаспажывання. Такім чынам, MCU не працягвае апытваць перыферыйныя прылады, каб вызначыць, якія з іх абслугоўваць, а таксама максімальнае энергаспажыванне для выканання задачы. Перыферыйныя прылады запусцяцца.

Кожны міліват пры нізкім энергаспажыванні вельмі каштоўны. Нарэшце, дызайнеры не грунтуюцца на ўсёабдымных меркаваннях паміж разлікамі, вымярэннямі і функцыямі і запушчанымі DSP або MCU, а выкарыстоўваюць адзін ці два Sature.