Ұзартылған батареяның қызмет ету мерзімін пайдаланып қос орнатуды қалай пайдалануға болады

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Көптеген жүйелік дизайнерлер бір чиппен тұтынылатын қуат тұтынуы екі чиптен аз деп есептейді. Бастапқыда бұл өте қарапайым: микросхема байланысы бір чипке қарағанда көбірек қуат тұтынуды тұтынады, екі чипте де транзисторлар көп, сондықтан бірдей функциясы бар бір чипті ағып кету токтары көбірек. Бірақ қуат тұтыну технологиясы мұндай дәстүрлі көзқарасты берді.

DSP дизайнерлері DSP чипіне үдеткіштер, байланыс модульдері және желілік перифериялық құрылғылар сияқты қосымша мүмкіндіктерді біріктіреді, бұл чипті инженерлер үшін пайдалырақ етеді. Бірақ бұл қуатты чип қарапайым үйдегі басқару немесе бақылау тапсырмаларын орындау үшін осы тапсырмаға қарағанда көбірек қуат тұтынуы мүмкін. Көптеген жағдайларда дизайнер DSP чипінде қажет мүмкіндіктерді ғана қоса алмайды.

Кейбір пайдалануларда микроконтроллер (MCU) бірдей жүйені бақылау тапсырмасын орындай алады және DSP-ге қарағанда аз қуат тұтынуды пайдалана алады. Сонымен, қос чиптің архитектурасы: DSP және MCU да мүмкін. Сондықтан, негізгі шешім ретінде төмен қуатты DSP пайдаланыңыз, жүйелік монитор ретінде басқа төмен қуатты MCU бір тапсырманы орындау үшін жалғыз DSP тұтынатын батареяның қызмет ету мерзімін ұзартуы мүмкін.

Қуатты үнемдеуге көмектесу үшін инженерлер DSP таңдау кезінде келесі факторларды ескеруі керек: үлкенірек сыйымдылығы бар чиптік жадты іздеңіз. Чиптің сыртқы жадына қол жеткізген кезде DSP әрқашан көбірек қуат тұтынады. Сыртқы DRAM батареяның электр энергиясын тұтынатын тұрақты қуат тұтынуын сақтайды.

Іске қосуға және жабуға болатын перифериялық құрылғыларды таңдаңыз. Кейбір DSP құрылғылары әртүрлі басқару және қуат тұтыну аймақтарын қамтамасыз ететін белсенді емес чиптегі перифериялық құрылғыларды автоматты түрде өшіре алады. Әртүрлі қуат деңгейлерінде әртүрлі күту күйлерін қосатын DSP таңдаңыз.

Көп қуат көзі энергия тұтынуды үнемдейді. Қуатты тұтынуды оңтайландыратын және қуат тұтынуды азайтатын бағдарламалық құралды әзірлеу үшін DSP таңдаңыз. Құрал әзірлеушілерге чиптің кернеуі мен жиілігін оңай өзгертуге, қуат күйін басқаруға, қуат тұтыну туралы ақпаратты бағалауға және ыдыратуға көмектесуі керек.

Кейбір жағдайларда MCU кейбір MCU құрылғыларында аз ток тұтынады, төмен қуатты жартылай өткізгіш процесс чип дизайнерлеріне төмен қуат жұмысын оңтайландыруға көмектесу үшін транзистордың ағып кетуін азайтады. Өкінішке орай, төмен қуат тұтыну MCU өнімділігін шектейді. Мысалы, TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU күту режимінде 500НА ток тұтынады, максималды тактілік жиілігі 16 МГц.

TMS320C5506DSP жүйесінде жұмыс істейтін максималды жиілік 108 МГц, күту режимінде 10 жиілікті тұтынады.µАғым. Бұл оның MSP430-дан 20 есе көп тұтынатынын мәлімдейді.

Бұрынғы дамудан бастап ішкі MCU перифериялық құрылғысы орталық процессордың күйін сақтау үшін күйге келтірілетін бағдарламалық құралмен басқарылды. Бірақ жаңа үзу дискісі (Үзіліспен басқарылатын) бағдарламалық жасақтаманың аз шығыны үшін перифериялық болып табылады, MCU көп уақыт күту режимін сақтауға мүмкіндік береді. Мысал ретінде ішкі модуль түрлендіргішінің (ADC) аппараттық құралын алыңыз, ол автоматты түрде кіріс арнасын сканерлейді, түрлендіруді іске қосады және алынған деректерді таңдау тапсырмасын шешу үшін DMA жіберуді орындайды.

Нәтижесінде, ADC дерлік өздігінен жұмыс істейді. CPU жабдықтау қызметі үшін өте аз уақытты ғана пайдаланады және MCU қуат тұтынуды үнемдейді. Бірнеше сағатты азайту қуат талаптары MCU сағат жүйесінің дизайны да қуат тұтынуды азайтуға көмектеседі.

1-суреттегі схемада бір кристалмен жұмыс істейтін екі сағат көрсетілген. MCU әдетте 32 кГц кристалды пайдаланады, бірақ ішкі тактілік сигналдарды, жүйелік сағатты (MCLK) және екінші реттік тактілік (ACLK) сигналдарын міндетті түрде жасамайды. Әдетте, кристалдар тек ACLK сигналдарын жасайды.

MCU нақты уақыттағы сағатын бір уақытта басқаратын 32 кГц қосалқы сағатты пайдаланып MCU аз қуатты экстракция, жоғары жылдамдықты цифрлық басқару осцилляторы (DCO) орталық процессор мен жоғары жылдамдықты перифериялық құрылғылар үшін жүйелік тактілік сигналды жасайды. DCO сағат сигналдарын бірнеше жолмен жасай алады, олардың әрқайсысы әртүрлі өнімділік және қуат тұтыну сипаттамалары бар. Төменнен жоғары қуат тұтынуға дейін бұл сағат режимдерінде ультра төмен қуатты осцилляторлар (VLO), DCO-ға дейін 3 кГц кристалдар бар.

Қуатты тұтынуды азайту үшін дизайнер бос режимде ең төменгі сағатты (VLO немесе 32 кГц кристалды) пайдаланады және CPU үшін қолданылатын әрекетті пайдаланған кезде жоғары жиілікті DCO жүзеге асырады. DCO одан аз болуы мүмкін 1µS уақытының уақыты белсенді күйге енеді және толық тұрақты. Бұл лезде қосылған мүмкіндік уақыт пен қуатты үнемдейді.

Белсенділік ажыратымдылығында төмен жиілікті төмен қуатты сағаттарды пайдалану жылдамырақ сағаттарға ауысқаннан гөрі көбірек қуат тұтынуды қажет ететінін ескеріңіз. Қуатты көп тұтынатын режимде төмен жиілікті уақыт қоңырауы соғады, процессор белгілі бір тапсырмаға көбірек уақыт жұмсайды. Белгілі бір перифериялық құрылғыларда төмен жылдамдықты сағатты үнемдейтін қуатты тұтынуды пайдаланудан басқа, MSP430MCU сонымен қатар ACLK сигналын жасау үшін өте төмен қуатты осцилляторларды қамтамасыз етеді.

Күту режиміндегі қуат режимінде (LPM3) MSP430MCU әдетте ACLK жұмысында 1-ден аз тұтынады және барлық үзіліс қосылған күйлерµАғым. Сондықтан, төмен қуатты MCU нақты уақыттағы сағат немесе батареяны зарядтауды басқару кезінде DSP-ге қарағанда аз қуат тұтынады.

Сонымен қатар, MCU миссиясын DSP оны шешу тапсырмаларын орындауға болатын ету үшін босатуы мүмкін. Қуатты тұтынуды үнемдейтін нәтижелер инженерлері тамаша нәтижелерге қол жеткізу үшін қос сұранысты дизайнды көре алады. Мониторинг тапсырмаларын шешу үшін жоғары деңгейлі DSP-ге сүйенетін жүйені елестетіңіз.

Бұл шешім жақында 2500 мАч никель-сутегі AA батареясын пайдаланады. Біркелкі ток тұтынуы 10 мА болса, екі сериялы батареялар 10,5 күн ішінде таусылады.

Қос бөлу Токты 1мА дейін азайту үшін пайдаланыңыз, осылайша батарея 120 күнге дейін ұзартылады. Қос шешім жүйесіндегі MCU қуатты тұтынуды азайту болып табылады, шешілуі мүмкін кейбір жүйе немесе бақылау функциялары мыналарды қамтиды: Нақты уақыттағы сағатты күту Қуатты сұрыптау Қуатты маңыздылығы және пернетақтаны немесе адам интерфейсін басқаруды басқару Батареяны басқару дисплейі DSP қуатын басқару Көптеген DSP Қуат көзінің көптеген қуат рельстері бекітілген ретпен қолданылады және DSP құрылғыларында қалыпты жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін қолданылады. Әдетте, бұл тректер бір уақытта ядро ​​(CPU) және DDR жады және енгізу-шығару құрылғыларымен жұмыс істейді.

Арнайы құрылғылар бекітілген тәртіп бойынша DSP чипіне кернеуді қолдана алады, бірақ ол басқа функцияларды орындай алмайды. Кішірек қуаттылығы төмен MCU-ларды сұрыптауға және қуат көзінің кернеуіне бақылауға болады және қуатты басқару тапсырмаларын орындауға болады (2-сурет). Бұл жағдайда бағдарламалық қамтамасыз ету сәйкес ретпен қуат көзі реттегішінің үш схемасын іске қосады.

MCU тиісті қуат рельстері болған кезде тиісті кернеуді тексеру үшін ішкі ADC пайдаланады. Жалпы тізбек DSP чипін қаламағанда, MCU реттеушіні DSP жабу үшін қоршай алады. Шындығында, MCU қысыммен басқарылатын осциллятормен DSP кернеуі мен жиілігін немесе PLL байланысын басқару DSP жиілігін басқару үшін байланыса алады.

Сондықтан, DSP есептеу тығыз тапсырмасын орындаған кезде, MCU реттелетін сағаты қуат тұтынуды үнемдеу үшін DSP-ді күту режиміне түрлендіреді. Оның бос емес күйін түсіну үшін MCU екі жақты бақылау DSP сынағы. Бұл режимде MCU смарт контроллер ретінде жұмыс істейді.

Екінші жағынан, DSP MCU оқи және жаза алады. Осылайша, DSP-ны пайдалануға сәйкес пайдалануға болады, DSP сағатын азайту немесе жақсарту үшін MCU-ға хабарлаңыз. DSP әдетте бір шешім жүйесінде қол жеткізетін басқа тапсырмаларды орындау үшін MCU пайдалану арқылы дизайнерлер де көбірек артықшылықтарға қол жеткізе алады.

Мысалы, пернетақта жұмысын шешкен кезде, MCU DSP-ге қарағанда қуатты аз тұтынады. MCU түйменің әрекетін немесе түймені босатуды тексергеннен кейін ғана DSP-ге үзу сигналын жібереді. Бұл соққыдан туындаған шамадан тыс ток тұтынуына көмектеседі, бұл жағдай кейбір портативті жабдықта жиі кездеседі.

DSP чипінің жүктемесін одан әрі жеңілдету үшін MCU келесілерді қамтамасыз ете алады: SPI, UART және радиожиілік байланысының перифериялық интерфейсінің аккумуляторын басқару тізбегі үшін стандартты жетек тізбегі және I2C порттары жоғарыда және алдыңғысында аталған әмбебап енгізу/шығару порттары Әрбір перифериялық құрылғыда MCU төмен қуат режимінен автоматты түрде іске қосылуы мүмкін. Сондықтан, MCU қайсысына қызмет ететінін анықтау үшін перифериялық құрылғыларды сұрауды жалғастырмайды және тапсырманы орындау үшін максималды қуат тұтынуы да жоқ. Перифериялық құрылғылар іске қосылады.

Төмен қуат тұтынатын әрбір милливат өте құнды. Ақырында, дизайнерлер есептеулер, өлшеулер және функциялар мен DSP немесе MCU іске қосу арасындағы жан-жақты ойларға негізделмейді және қолданыста бір немесе екі Сатураны пайдаланады.