Батареянын иштөө мөөнөтүн узартуу менен кош орнотууну кантип колдонсо болот

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Көптөгөн система дизайнерлери бир чип керектеген энергияны эки чиптен аз деп эсептешет. Башында, бул абдан жөнөкөй: чип байланышы бир чипке караганда көбүрөөк энергия керектейт, эки чипте тең транзисторлор көп, андыктан бир эле функция менен бир чип менен агып чыгуучу токтар көбүрөөк. Бирок электр энергиясын керектөө технологиясы мындай салттуу көз карашты берди.

DSP дизайнерлери DSP чипине акселераторлор, байланыш модулдары жана тармактык перифериялык түзүлүштөр сыяктуу көбүрөөк функцияларды бириктирип, чипти инженерлер үчүн пайдалуураак кылат. Бирок бул күчтүү чип жөнөкөй үй башкаруу же мониторинг тапшырмаларын аткарууда бул тапшырмага караганда көбүрөөк энергия керектейт. Көп учурларда дизайнер DSP чипинде талап кылынган функцияларды гана иштете албайт.

Кээ бир колдонууда микроконтроллер (MCU) бир эле системанын мониторинг тапшырмасын аткара алат жана DSPге караганда азыраак энергия керектей алат. Ошентип, кош чиптин архитектурасы: DSP жана MCU да мүмкүн. Ошондуктан, негизги чечим катары аз кубаттуу DSP колдонуңуз, тутумдук монитор катары дагы бир аз кубаттуулуктагы MCU бир эле тапшырманы аткаруу үчүн бир DSP керектеген батареянын иштөө мөөнөтүн узарта алат.

Энергияны үнөмдөөгө жардам берүү үчүн инженерлер DSPти тандоодо төмөнкү факторлорду эске алышы керек: чоңураак кубаттуулуктагы чиптеги эстутумду издеңиз. Чиптин тышкы эс тутумуна кирүү учурунда DSP ар дайым көбүрөөк энергия керектейт. Тышкы DRAM батареянын электр энергиясын керектеген туруктуу энергия керектөөсүн сактайт.

Башталып жана жабыла турган перифериялык түзүлүштөрдү тандаңыз. Кээ бир DSP&39;лер ар кандай башкаруу жана энергия керектөө провинцияларын камсыз кылган жигердүү эмес чиптеги перифериялык түзүлүштөрдү автоматтык түрдө өчүрө алат. Ар кандай кубаттуулук деңгээлдеринде ар кандай күтүү режимдерин иштеткен DSP тандаңыз.

Көп энергия менен камсыз кылуу көбүрөөк энергия керектөөнү үнөмдөйт. Энергияны керектөөнү оптималдаштырган жана электр энергиясын керектөөнү азайтуучу программалык камсыздоону иштеп чыгуу үчүн DSP тандаңыз. Курал иштеп чыгуучуларга чиптин чыңалуусун жана жыштыгын оңой өзгөртүүгө, кубат абалын башкарууга, аларга энергия керектөө маалыматын баалоого жана ажыратууга жардам бериши керек.

Кээ бир учурларда MCU кээ бир MCUларда токту аз сарптайт, аз кубаттуулуктагы жарым өткөргүч процесси транзистордун агып кетишин азайтат, чип дизайнерлерине аз кубаттуулукту оптималдаштырууга жардам берет. Тилекке каршы, аз энергия керектөө MCU иштешин чектейт. Мисалы, TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU күтүү режиминде 500NA агымын керектейт, максималдуу саат жыштыгы 16MHz.

TMS320C5506DSPде иштеген максималдуу саат жыштыгы 108 МГц, күтүү режиминде 10 керектейтµА ток. Бул MSP430га караганда 20 эсе көп керектелет деп жарыялайт.

Мурунку өнүгүүдөн баштап, ички MCU перифериялык процессордун статусун сактап калуу үчүн мамлекеттик программалык камсыздоо тарабынан көзөмөлдөнүп келген. Бирок жаңы үзгүлтүккө учураган диск (Үзгүлтүккө негизделген) программалык камсыздоону азыраак чыгымдоо үчүн перифериялык болуп саналат, бул MCUга көпчүлүк убакта күтүү режимин кармап турууга мүмкүндүк берет. Мисал катары ички модулдук конвертердин (ADC) жабдыгын алалы, ал автоматтык түрдө киргизүү каналын сканерлейт, конверсияны иштетет жана алынган маалыматтарды тандоо тапшырмасын чечүү үчүн DMA өткөрүүнү ишке ашырат.

Натыйжада, ADC дээрлик өзүнөн-өзү иштеп жатат. CPU камсыздоо кызматы үчүн өтө аз гана убакытты колдонот жана MCU электр энергиясын үнөмдөйт. Бир нече саатты азайтуу үчүн кубаттуулук талаптары MCU саат тутумунун дизайны да электр энергиясын керектөөнү азайтууга жардам берет.

1-сүрөттөгү схемада бир кристалл менен иштеген эки саат көрсөтүлгөн. MCU адатта 32 кГц кристалл колдонот, бирок сөзсүз түрдө ички саат сигналдарын, системалык саатты (MCLK) жана экинчилик саатты (ACLK) сигналдарды жаратпайт. Адатта, кристаллдар ACLK сигналдарын гана жаратат.

MCU&39;нун 32 кГц көмөкчү саатын колдонуу менен аз кубаттуулуктагы экстракция бир эле учурда MCU реалдуу убакыт саатын башкарат, жогорку ылдамдыктагы санариптик башкаруу осциллятору (DCO) CPU жана жогорку ылдамдыктагы перифериялык түзүлүштөр үчүн системалык саат сигналын жаратат. DCO саат сигналдарын бир нече жол менен чыгара алат, алардын ар бири ар кандай аткаруу жана энергия керектөө өзгөчөлүктөрү менен. Төмөнкүдөн жогорку энергия керектөөсүнө чейин, бул саат режимдеринде ультра аз кубаттуулуктагы осцилляторлор (VLO), 3кГц кристаллдар DCO га чейин бар.

Энергияны керектөөнү азайтуу үчүн дизайнер бош режимде эң төмөнкү саатты (VLO же 32 кГц кристалл) колдонот жана CPU үчүн колдонула турган активдүүлүктү колдонууда жогорку жыштык DCO ишке ашырат. DCO аз болушу мүмкүн 1µS убактысынын убактысы активдүү абалга кирет жана толук туруктуу. Бул заматта иштетилген мүмкүнчүлүк убакытты жана кубаттуулукту үнөмдөйт.

Иш резолюциясында төмөнкү жыштыктагы аз кубаттуу сааттарды колдонуу ылдамыраак сааттарга өткөнгө караганда көбүрөөк энергия керектелерин эске алыңыз. Көбүрөөк энергия керектөө режиминде, аз жыштыктагы убакыт коңгуроо кылат, CPU белгилүү бир тапшырмага көбүрөөк убакыт коротот. Кээ бир перифериялык түзүлүштөрдө аз ылдамдыктагы саатты үнөмдөөчү энергияны колдонуудан тышкары, MSP430MCU ACLK сигналын түзүү үчүн өтө аз кубаттуулуктагы осцилляторлорду да берет.

Күтүү режиминде (LPM3) MSP430MCU, адатта, ACLK операциясында 1ден азыраак керектейт жана бардык үзгүлтүккө учуратуу күйгүзүлгөн абалдарµА ток. Демек, аз кубаттуулуктагы MCU&39;лар реалдуу убакыт режиминде саат же башкаруу батареясын кубаттоо учурунда DSPге караганда азыраак энергия керектешет.

Мындан тышкары, MCU миссиясы да DSP тарабынан бошотулушу мүмкүн, аны чечүүчү тапшырмаларды аткарууга болот. Энергияны керектөөнүн натыйжаларын үнөмдөөчү инженерлер эң сонун натыйжаларга жетүү үчүн кош талап дизайнын көрө алышат. Мониторинг тапшырмаларын чечүү үчүн жогорку деңгээлдеги DSP&39;ге таянган системаны элестетиңиз.

Бул чечим жакында 2500mAh никель-суутек AA батареясын колдонот. Бирдиктүү учурдагы керектөө 10mA болсо, эки сериялуу батарейкалар 10,5 күндүн ичинде түгөнүп калат.

Dual Split Батареяны 120 күнгө чейин узартуу үчүн токту 1мАга чейин азайтуу үчүн колдонуңуз. Кош чечим тутумундагы MCU электр энергиясын керектөөнү кыскартуу болуп саналат, кээ бир система же мониторинг функцияларын чечүүгө болот: Чыныгы убакыт саатында тейлөө кубаттуулугун сорттоо кубаттуулугунун мааниси жана баштапкы абалга келтирилген клавиатура же адам интерфейсин башкаруу Батареяны башкаруу дисплейин башкаруу DSP күчү Көптөгөн DSPs Электр менен жабдуунун көптөгөн электр рельстери белгиленген тартипте колдонулат жана DSPде нормалдуу иштөөнү камсыз кылуу үчүн. Эреже катары, бул тректер бир эле учурда негизги (CPU) жана DDR эс тутуму жана киргизүү/чыгаруучу түзмөктөр менен иштейт.

Атайын түзмөктөр DSP чипине чыңалууну белгиленген тартипте колдонсо да, башка функцияларды аткара албайт. Кичинекей аз кубаттуулуктагы MCU&39;ларды иргеп, кубат менен камсыз кылуу чыңалуусуна байкоо жүргүзүүгө жана кубаттуулукту башкаруу тапшырмаларын аткарууга болот (2-сүрөт). Бул учурда, программалык камсыздоо үч электр менен жабдууну жөнгө салуучу схемаларды тиешелүү тартипте баштайт.

MCU өзүнүн ички ADCди тиешелүү электр рельстери болгондо, тиешелүү чыңалууларды текшерүү үчүн колдонот. Жалпы схема DSP чипин каалабаганда, MCU DSPти жабуу үчүн жөнгө салгычты камай алат. Чынында, MCU DSP чыңалуусун жана жыштыгын, же PLL байланыш башкаруу DSP саат жыштыгын көзөмөлдөө үчүн басым менен башкарылуучу осциллятор менен байланыша алат.

Ошондуктан, DSP эсептөөчү жыш тапшырманы аткарганда, MCU жөнгө салынуучу сааты энергия керектөөнү үнөмдөө үчүн DSPди күтүү режимине которот. Анын бош эмес абалын түшүнүү үчүн MCU эки тараптуу мониторинг DSP сынайт. Бул режимде MCU акылдуу контроллер катары иштеп жатат.

Башка жагынан алганда, DSP MCU окуп жана жаза алат. Ошентип, DSP колдонууга жараша колдонулушу мүмкүн, DSP саатын азайтуу же жакшыртуу үчүн MCUга кабарлаңыз. DSPs адатта бир чечим системасында жетише турган башка тапшырмаларды аткаруу үчүн MCU колдонуп, дизайнерлер дагы көбүрөөк пайда ала алышат.

Мисалы, клавиатуранын иштешин чечкенде, MCU DSPге караганда азыраак энергия керектейт. MCU баскычтын аракетин же баскычты бошоткондон кийин гана DSPге үзгүлтүккө учуроо сигналын жөнөтөт. Бул жол соккудан улам ашыкча ток керектөөсүнө жардам берет, бул жагдай көбүнчө кээ бир колго жүрүүчү жабдууларда пайда болот.

DSP чипинин жүгүн андан ары жеңилдетүү үчүн MCU төмөнкүлөрдү камсыздай алат: Айдоо схемасы стандарттуу SPI, UART жана I2C порттору үчүн радио жыштык байланыш перифериялык интерфейси батареяны башкаруу схемасы универсалдуу киргизүү/чыгаруу порттору Ар бир перифериялык түзүлүштө, MCU аз кубаттуулук режиминен автоматтык түрдө иштей алат. Ошондуктан, MCU кайсынысын тейлөө керектигин аныктоо үчүн перифериялык түзүлүштөрдү сурамжылоону улантпайт, ошондой эле тапшырманы аткаруу үчүн максималдуу энергия керектөөсү жок. Перифериялык түзүлүштөр башталат.

Аз энергия керектөөдө ар бир милливат абдан баалуу. Акыр-аягы, дизайнерлер эсептөөлөр, өлчөөлөр жана функциялар менен DSP же MCUларды иштетүүнүн ортосундагы комплекстүү ойлорго негизделбейт жана колдонууда бир же эки Sature колдонушат.