Cara menggunakan pengaturan ganda dengan masa pakai baterai yang lebih lama

作者：Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Banyak perancang sistem meyakini bahwa konsumsi daya yang dikonsumsi oleh satu chip lebih sedikit daripada dua chip. Aslinya sangat sederhana: komunikasi chip mengonsumsi daya lebih besar daripada komunikasi chip tunggal, jumlah transistor pada kedua chip lebih banyak, sehingga arus bocor lebih besar dibandingkan dengan komunikasi chip tunggal dengan fungsi yang sama. Namun teknologi konsumsi daya telah memberikan sudut pandang tradisional semacam ini.

Perancang DSP mengintegrasikan lebih banyak fitur, seperti akselerator, modul komunikasi, dan periferal jaringan ke dalam chip DSP, sehingga membuat chip tersebut lebih berguna bagi para insinyur. Tetapi chip yang lebih kuat ini akan mengonsumsi lebih banyak daya daripada tugas ini dalam menyelesaikan tugas manajemen atau pemantauan internal yang sederhana. Dalam banyak kasus, perancang tidak hanya dapat mengaktifkan fitur yang diperlukan dalam chip DSP.

Dalam beberapa penggunaan, mikrokontroler (MCU) dapat melakukan tugas pemantauan sistem yang sama, dan mengonsumsi daya lebih sedikit daripada DSP. Jadi, arsitektur chip ganda: DSP dan MCU juga dimungkinkan. Oleh karena itu, gunakan DSP daya rendah sebagai solusi utama, MCU daya rendah lainnya sebagai monitor sistem, dapat memperpanjang masa pakai baterai yang dikonsumsi oleh DSP tunggal untuk menyelesaikan tugas yang sama.

Untuk membantu menghemat daya, teknisi harus mempertimbangkan faktor-faktor berikut saat memilih DSP: mencari memori pada chip yang berkapasitas lebih besar. DSP selalu mengonsumsi lebih banyak daya saat mengakses memori eksterior chip. DRAM eksternal menyimpan konsumsi daya konstan, yang menghabiskan energi listrik baterai.

Pilih DSP yang dapat memulai dan menutup peripheral. Beberapa DSP dapat secara otomatis mati pada peripheral on-chip yang tidak aktif, yang memasok berbagai provinsi kontrol dan konsumsi daya. Pilih DSP yang memungkinkan berbagai status siaga pada tingkat daya yang berbeda.

Catu daya multi menghemat lebih banyak konsumsi energi. Pilih DSP untuk pengembangan perangkat lunak yang mengoptimalkan konsumsi daya dan mengurangi konsumsi daya. Alat tersebut akan memudahkan pengembang mengubah tegangan dan frekuensi chip, mengelola status daya, serta membantu mereka mengevaluasi dan menguraikan informasi konsumsi daya.

MCU mengonsumsi lebih sedikit arus pada beberapa MCU dalam beberapa penggunaan, proses semikonduktor daya rendah mengurangi arus bocor transistor untuk membantu perancang chip mengoptimalkan operasi daya rendah. Sayangnya, konsumsi daya yang rendah akan membatasi kinerja MCU. Misalnya, TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU mengonsumsi arus 500NA dalam mode siaga, frekuensi jam maksimum adalah 16MHz.

Frekuensi clock maksimum yang berjalan di TMS320C5506DSP adalah 108MHz, menghabiskan 10 dalam mode siagaµArus. Ini menyatakan bahwa ia mengonsumsi daya 20 kali lebih tinggi dari MSP430.

Dari perkembangan masa lalu, peripheral MCU internal telah dikontrol oleh perangkat lunak, yang dapat dinyatakan untuk mempertahankan status CPU. Namun, penggerak interupsi yang baru (Interrupt-Driven) bersifat periferal untuk overhead perangkat lunak yang lebih sedikit, memungkinkan MCU untuk tetap dalam mode siaga hampir sepanjang waktu. Ambil perangkat keras konverter modulus internal (ADC) sebagai contoh, yang secara otomatis memindai saluran input, memicu konversi, dan menjalankan transmisi DMA untuk menyelesaikan tugas pengambilan sampel data yang diterima.

Hasilnya, ADC berjalan hampir spontan. CPU hanya menggunakan sedikit waktu untuk layanan pasokannya, dan MCU menghemat konsumsi daya. Persyaratan daya pengurangan beberapa jam Desain sistem jam MCU juga dapat membantu mengurangi konsumsi daya.

Diagram rangkaian pada Gambar 1 menunjukkan dua jam yang beroperasi dengan satu kristal. MCU biasanya menggunakan kristal 32kHz, tetapi tidak selalu menghasilkan sinyal jam internal, jam sistem (MCLK), dan sinyal jam sekunder (ACLK). Biasanya, kristal hanya menghasilkan sinyal ACLK.

Ekstraksi daya rendah MCU menggunakan jam tambahan 32kHz yang secara bersamaan menggerakkan jam waktu nyata MCU, osilator kontrol digital (DCO) berkecepatan tinggi menghasilkan sinyal jam sistem untuk CPU dan periferal berkecepatan tinggi. DCO dapat menghasilkan sinyal jam dengan beberapa cara, masing-masing dengan karakteristik kinerja dan konsumsi daya yang berbeda. Dari konsumsi daya rendah hingga tinggi, mode jam ini memiliki osilator daya sangat rendah (VLO), kristal 3kHz hingga DCO.

Untuk mengurangi konsumsi daya, perancang menggunakan jam terendah (VLO atau kristal 32kHz) dalam mode siaga, dan mewujudkan DCO frekuensi tinggi saat menggunakan aktivitas yang akan digunakan pada CPU. DCO bisa kurang dari 1µWaktu S memasuki keadaan aktif dan sepenuhnya stabil. Kemampuan yang diaktifkan secara instan ini menghemat waktu dan konsumsi daya.

Perlu diperhatikan bahwa penggunaan jam frekuensi rendah dan daya rendah dalam resolusi aktivitas akan menghabiskan lebih banyak daya daripada beralih ke jam yang lebih cepat. Dalam modus yang mengonsumsi daya lebih tinggi, bel waktu frekuensi rendah membuat CPU menghabiskan lebih banyak waktu pada tugas tertentu. Selain menggunakan konsumsi daya hemat jam kecepatan rendah pada periferal tertentu, MSP430MCU juga memasok osilator daya sangat rendah untuk menghasilkan sinyal ACLK.

Dalam mode daya siaga (LPM3), MSP430MCU biasanya mengonsumsi kurang dari 1 dalam operasi ACLK dan semua status interupsi diaktifkanµArus. Oleh karena itu, MCU daya rendah mengonsumsi lebih sedikit daya daripada DSP selama jam waktu nyata atau pengisian baterai manajemen.

Selain itu, misi ke MCU juga dapat dibebaskan oleh DSP untuk membuatnya dapat dieksekusi untuk tugas resolusi sinyal. Para insinyur dapat melihat hasil penghematan konsumsi daya pada desain permintaan ganda untuk memperoleh hasil yang luar biasa. Bayangkan sebuah sistem yang mengandalkan DSP kelas atas untuk menyelesaikan tugas pemantauan.

Solusi ini akan segera menggunakan baterai nikel-hidrogen AA 2.500mAh. Jika konsumsi arus seragam adalah 10mA, kedua baterai seri akan habis dalam waktu 10,5 hari.

Dual Split Digunakan untuk mengurangi arus menjadi 1mA, sehingga baterai dapat bertahan hingga 120 hari. MCU dalam sistem solusi ganda adalah untuk mengurangi konsumsi daya, beberapa fungsi sistem atau pemantauan yang dapat dipecahkan meliputi: Pemeliharaan Jam Waktu Nyata Penyortiran Daya Pentingnya Daya dan Pengaturan Ulang Manajemen Papan Ketik atau Antarmuka Manusia Manajemen Baterai Kontrol Tampilan Daya DSP Banyak DSP Sejumlah rel daya dari catu daya diaplikasikan dalam urutan tetap untuk memastikan kerja normal dalam DSP dan periferal. Biasanya, trek ini secara bersamaan ditenagai oleh inti (CPU) dan memori DDR serta perangkat I/O.

Meskipun perangkat khusus dapat menerapkan tegangan ke chip DSP dengan urutan tetap, ia tidak dapat menjalankan fungsi lain. MCU berdaya rendah yang lebih kecil dapat disortir dan dipantau tegangan catu dayanya, dan melakukan tugas pengendalian daya (Gambar 2). Dalam kasus ini, perangkat lunak memulai tiga rangkaian pengatur catu daya dalam urutan yang sesuai.

MCU menggunakan ADC internalnya untuk menguji tegangan yang sesuai pada rel daya masing-masing. Jika keseluruhan rangkaian tidak menginginkan chip DSP, MCU dapat melampirkan regulator untuk menutup DSP. Faktanya, MCU dapat berkomunikasi dengan osilator yang dikontrol tekanan untuk mengendalikan tegangan dan frekuensi DSP, atau frekuensi jam DSP kontrol komunikasi PLL.

Oleh karena itu, ketika DSP menyelesaikan tugas komputasi padat, jam MCU yang dapat disesuaikan mengubah DSP ke mode siaga untuk menghemat konsumsi daya. Pemantauan dua arah MCU menguji DSP untuk memahami status sibuknya. Dalam mode ini, MCU berjalan sebagai pengontrol pintar.

Di sisi lain, DSP dapat membaca dan menulis MCU. Sehingga DSP dapat digunakan sesuai peruntukannya, memberitahukan kepada MCU untuk mengurangi atau meningkatkan clock DSP. Dengan menggunakan MCU untuk menyelesaikan tugas lain yang biasanya dicapai DSP dalam sistem solusi tunggal, desainer juga bisa mendapatkan lebih banyak manfaat.

Misalnya, saat menyelesaikan operasi keyboard, MCU mengonsumsi daya lebih sedikit daripada DSP. MCU hanya mengirimkan sinyal interupsi ke DSP setelah menguji aksi tombol atau pelepasan tombol. Cara ini membantu konsumsi arus berlebih yang disebabkan oleh benturan, situasi ini sering terjadi pada beberapa peralatan genggam.

Untuk lebih meringankan beban chip DSP, MCU dapat menyediakan: sirkuit penggerak standar SPI, UART, dan port I2C untuk komunikasi frekuensi radio antarmuka periferal sirkuit manajemen baterai port I / O universal yang disebutkan di atas dan sebelumnya Setiap periferal, MCU dapat secara otomatis memulai dari mode daya rendah. Oleh karena itu, MCU tidak terus melakukan polling pada peripheral untuk menentukan peripheral mana yang harus dilayani, dan tidak pula melakukan konsumsi daya maksimum untuk menjalankan tugas tersebut. Periferal akan mulai.

Setiap miliwatt dalam konsumsi daya rendah sangat berharga. Terakhir, desainer tidak didasarkan pada pertimbangan komprehensif antara perhitungan, pengukuran, dan fungsi serta menjalankan DSP atau MCU, dan menggunakan satu atau dua Satures dalam penggunaannya.