Come utilizzare la configurazione doppia con durata prolungata della batteria

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Molti progettisti di sistemi ritengono che il consumo energetico del singolo chip sia inferiore a quello di due chip. In origine, è molto semplice: la comunicazione tramite chip consuma più energia rispetto a quella tramite chip singolo, ci sono più transistor su entrambi i chip, quindi ci sono più correnti di dispersione con un singolo chip che svolge la stessa funzione. Ma la tecnologia del consumo energetico ha abbandonato questo punto di vista tradizionale.

I progettisti DSP integrano nel chip DSP più funzionalità, come acceleratori, moduli di comunicazione e periferiche di rete, rendendolo più utile per gli ingegneri. Ma questo chip più potente consumerà più energia rispetto a questa attività nel completamento di semplici attività di gestione o monitoraggio interne. In molti casi, il progettista non può limitarsi ad abilitare le funzionalità richieste nel chip DSP.

In alcuni utilizzi, il microcontrollore (MCU) può svolgere la stessa attività di monitoraggio del sistema e consumare meno energia rispetto al DSP. Quindi è possibile anche l&39;architettura del doppio chip: DSP e MCU. Pertanto, utilizzare un DSP a basso consumo come soluzione principale e un altro MCU a basso consumo come monitor di sistema può prolungare la durata della batteria consumata dal singolo DSP per completare la stessa attività.

Per risparmiare energia, gli ingegneri dovrebbero considerare i seguenti fattori quando scelgono un DSP: cercare una memoria on-chip con una capacità maggiore. Il DSP consuma sempre più energia quando accede alla memoria esterna del chip. La DRAM esterna immagazzina un consumo energetico costante, che consuma l&39;energia elettrica della batteria.

Selezionare un DSP che possa avviare e chiudere le periferiche. Alcuni DSP possono spegnere automaticamente le periferiche inattive sul chip, che forniscono una serie di controlli e di consumi energetici. Selezionare un DSP che consenta diversi stati di standby a diversi livelli di potenza.

L&39;alimentazione multipla consente di risparmiare ulteriormente energia. Scegli DSP per il software di sviluppo che ottimizza il consumo energetico e lo riduce. Lo strumento dovrebbe consentire agli sviluppatori di modificare facilmente la tensione e la frequenza del chip, di gestire lo stato di alimentazione e di valutare e scomporre le informazioni sul consumo energetico.

In alcuni MCU, in alcuni utilizzi, il consumo di corrente è inferiore; il processo dei semiconduttori a bassa potenza riduce la corrente di dispersione dei transistor, aiutando i progettisti di chip a ottimizzare il funzionamento a bassa potenza. Sfortunatamente, il basso consumo energetico limiterà le prestazioni dell&39;MCU. Ad esempio, un TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU consuma 500 NA di corrente in modalità standby, la frequenza di clock massima è 16 MHz.

La frequenza di clock massima in esecuzione in TMS320C5506DSP è 108 MHz, consuma 10 in modalità standbyµUna corrente. Questo dichiara che consuma 20 volte di più rispetto al MSP430.

Sin dallo sviluppo del passato, la periferica MCU interna è stata controllata dal software, che è in grado di gestire lo stato della CPU. Ma il nuovo drive di interrupt (Interrupt-Driven) è periferico e riduce il sovraccarico software, consentendo alla MCU di mantenere la modalità standby per la maggior parte del tempo. Prendiamo come esempio l&39;hardware del convertitore di modulo interno (ADC): esegue automaticamente la scansione del canale di ingresso, attiva la conversione ed esegue la trasmissione DMA per risolvere il compito di campionamento dei dati ricevuti.

Di conseguenza, l&39;ADC funziona quasi spontaneamente. La CPU impiega pochissimo tempo per il suo servizio di alimentazione e la MCU riduce il consumo di energia. Requisiti di potenza per la riduzione del clock multiplo La progettazione del sistema di clock MCU può anche contribuire a ridurre il consumo energetico.

Lo schema elettrico della Figura 1 mostra due orologi funzionanti tramite un singolo cristallo. L&39;MCU solitamente utilizza un cristallo da 32 kHz, ma non genera necessariamente segnali di clock interno, clock di sistema (MCLK) e segnali di clock secondario (ACLK). In genere i cristalli generano solo segnali ACLK.

L&39;estrazione a basso consumo energetico dell&39;MCU tramite un clock ausiliario da 32 kHz che pilota simultaneamente l&39;orologio in tempo reale dell&39;MCU, l&39;oscillatore di controllo digitale ad alta velocità (DCO) genera un segnale di clock di sistema per la CPU e le periferiche ad alta velocità. DCO può generare segnali di clock in diversi modi, ognuno con caratteristiche diverse di prestazioni e consumo energetico. Queste modalità di clock, dal basso all&39;alto consumo energetico, sono dotate di oscillatori a bassissima potenza (VLO), cristalli da 3 kHz e DCO.

Per ridurre il consumo energetico, il progettista utilizza il clock più basso (VLO o cristallo da 32 kHz) in modalità inattiva e realizza un DCO ad alta frequenza quando l&39;attività da utilizzare sulla CPU. Il DCO può essere inferiore a 1µIl tempo di S entra nello stato attivo ed è completamente stabile. Questa funzionalità immediatamente attivabile consente di risparmiare tempo e consumi energetici.

Si noti che l&39;utilizzo di clock a bassa frequenza e basso consumo nella risoluzione dell&39;attività consumerà più energia rispetto al passaggio a clock più veloci. Nella modalità a più alto consumo energetico, i segnali orari a bassa frequenza indicano che la CPU impiega più tempo su un&39;attività specifica. Oltre a utilizzare un clock a bassa velocità per risparmiare energia su alcune periferiche, l&39;MSP430MCU fornisce anche oscillatori a bassissimo consumo per generare un segnale ACLK.

In modalità standby (LPM3), MSP430MCU consuma solitamente meno di 1 in modalità ACLK e tutti gli stati di interrupt abilitatiµUna corrente. Pertanto, le MCU a basso consumo consumano meno energia rispetto ai DSP durante la ricarica dell&39;orologio in tempo reale o della batteria di gestione.

Inoltre, la missione verso l&39;MCU può anche essere liberata dal DSP per renderla eseguibile per attività di risoluzione del segnale. Risultati di risparmio energetico: gli ingegneri possono osservare la progettazione a doppia richiesta per ottenere risultati eccellenti. Immaginate un sistema che si affida a DSP di fascia alta per risolvere le attività di monitoraggio.

Questa soluzione utilizzerà presto una batteria AA al nichel-idrogeno da 2.500 mAh. Se il consumo di corrente uniforme è di 10 mA, le due batterie in serie si esauriranno entro 10,5 giorni.

Doppia suddivisione Utilizzare per ridurre la corrente a 1 mA, in modo da estendere la durata della batteria a 120 giorni. L&39;MCU nel sistema a doppia soluzione serve a ridurre il consumo energetico; alcune funzioni di sistema o di monitoraggio che possono essere risolte includono: Manutenzione dell&39;orologio in tempo reale Ordinamento dell&39;alimentazione Significato e ripristino dell&39;alimentazione Gestione della tastiera o dell&39;interfaccia umana Gestione della batteria Controllo del display Alimentazione DSP Molti DSP Una pluralità di linee di alimentazione dell&39;alimentatore vengono applicate in un ordine fisso per garantire il normale funzionamento del DSP e delle periferiche. In genere, queste tracce sono alimentate simultaneamente dal core (CPU), dalla memoria DDR e dai dispositivi I/O.

Sebbene i dispositivi dedicati possano applicare una tensione al chip DSP secondo un ordine fisso, non possono svolgere altre funzioni. È possibile ordinare e monitorare le MCU più piccole e a basso consumo per quanto riguarda la tensione di alimentazione ed eseguire attività di controllo della potenza (Figura 2). In questo caso, il software avvia tre circuiti regolatori di alimentazione nell&39;ordine appropriato.

L&39;MCU utilizza il suo ADC interno per testare la tensione appropriata quando vengono alimentati i rispettivi circuiti. Se il circuito complessivo non necessita di un chip DSP, l&39;MCU può racchiudere il regolatore per chiudere il DSP. Infatti, l&39;MCU può comunicare con l&39;oscillatore controllato dalla pressione per controllare la tensione e la frequenza del DSP, oppure la frequenza di clock del DSP di controllo della comunicazione PLL.

Pertanto, quando il DSP completa l&39;attività computazionale più densa, l&39;orologio regolabile dell&39;MCU converte il DSP in modalità standby per risparmiare energia. Il test MCU DSP con monitoraggio bidirezionale consente di comprendere il suo stato di attività. In questa modalità, l&39;MCU funziona come un controller intelligente.

D&39;altro canto, il DSP può leggere e scrivere l&39;MCU. In questo modo il DSP può essere utilizzato in base all&39;utilizzo, informando l&39;MCU di ridurre o migliorare il clock del DSP. Utilizzando l&39;MCU per completare altre attività che i DSP solitamente svolgono in un unico sistema di soluzione, i progettisti possono ottenere anche ulteriori vantaggi.

Ad esempio, quando si risolve il funzionamento della tastiera, l&39;MCU consuma meno energia rispetto al DSP. L&39;MCU invia un segnale di interruzione al DSP solo dopo aver testato l&39;azione del pulsante o il rilascio del pulsante. In questo modo si evita l&39;eccessivo consumo di corrente causato da colpi a raffica, situazione che si verifica spesso in alcune apparecchiature portatili.

Per alleviare ulteriormente il carico del chip DSP, l&39;MCU può fornire: il circuito di pilotaggio, porte SPI, UART e I2C standard per la comunicazione a radiofrequenza, interfaccia periferica, circuito di gestione della batteria, porte I/O universali menzionate sopra e precedenti. Per ciascuna periferica, l&39;MCU può avviarsi automaticamente dalla modalità a basso consumo. Pertanto, la MCU non continua a interrogare le periferiche per determinare quale utilizzare, né lo fa per determinare il consumo energetico massimo necessario per svolgere l&39;attività. Le periferiche si avvieranno.

Ogni milliwat di basso consumo energetico è molto prezioso. Infine, i progettisti non si basano su considerazioni esaustive tra calcoli, misurazioni, funzioni ed esecuzione di DSP o MCU, ma utilizzano una o due Satures in uso.