Микроконтроллерийн төхөөрөмжийн лити батерейны ашиглалтын хугацааг хэрхэн уртасгах вэ

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station Supplier

Шүдний сойз, сахлын машин, гар утас, хувийн дижитал туслах (PDA), MP3 тоглуулагч, ажиллах боломжгүй алсын удирдлагатай төхөөрөмж гэх мэт батерейны тэжээлийн төхөөрөмж өдөр тутмын амьдралын нэг хэсэг болж байна. Тиймээс эрчим хүчний менежмент нь орчин үеийн дизайны инженерүүдийн хувьд маш чухал зүйл юм. Нийтээр хэрэглэгдэж буй микроконтроллерууд нь олон тооны тоног төхөөрөмжийн хэрэглээнд дизайнерын инженерүүдэд зориулсан удирдлагын эрчим хүчний олон тооны шаардлагыг хангадаг.

Төрөл бүрийн MCU нь өөрсдөө одоогийн хэрэглээний хүрээ, эрчим хүч хэмнэх олон шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч микроконтроллер дээр суурилсан загварт цахилгаан хангамжийг удирдах нь зөв микроконтроллер шиг энгийн зүйл биш юм. Эрчим хүчний менежмент нь одоогийн хэрэглээ, эрчим хүч хэмнэх хөгжлийн стратегийг багасгахын тулд MCU-г өөрөө ашиглах шаардлагатай.

Системийн түвшинд таны сонгосон MCU нь бие даасан байсан ч та програмынхаа батарейн ажиллах хугацааг уртасгахын тулд олон бодлогыг ашиглаж болно. Хэрэглээний жишээ: Утасгүй унадаг дугуйн миль Дараа нь бид утасгүй дугуйн мильтэй жишээ болгон хүчин чадлын удирдлагыг харуулах болно. Уг миль нь гурван хэсгээс бүрддэг модулиуд: машин дээрх хяналтын самбар, дугуйнд байрлах хурд мэдрэгч, жолоочийн дуулга дээрх дэлгэц.

Хурд мэдрэгч нь дугуйны хурдыг хяналтын самбарт буцааж өгч, жолоодлогын хурд, жолоодлогын миль, жолоодох хугацаа, эрчим хүчний зарцуулалтыг тооцоолж, тооцоолсон мэдээллийг дэлгэцэнд хүргэдэг. Зураг 1-ийн доор дугуйн мильтометрийн хяналтын самбарын блок диаграммыг үзүүлэв. Зураг 1: Утасгүй дугуйн миль Хяналтын самбарын блок диаграмм өнөөгийн MCU-ийн тасралтгүй сайжруулсан эрчим хүчний удирдлагын онцлогуудыг харуулсан.

Бага чадлын горимын шинэ MCU геометр нь чипийн талбайг багасгахын тулд багасгасан бөгөөд энэ нь транзистор нь хүчдэлээс дээш 3V эсвэл 3V шууд ашиглалтыг тэсвэрлэх чадваргүй болоход хүргэдэг. Тиймээс хүчдэлийг багасгахын тулд дотоод логикт хүчдэлийн зохицуулагчийг ашиглах шаардлагатай. Харамсалтай нь эдгээр хүчдэлийн зохицуулагчид MCU-ийн одоогийн хэрэглээг нэмэгдүүлэх болно.

Гэсэн хэдий ч тэжээлийн хэмжээ нь хүчдэлийг гүйдлээр үржүүлсэнтэй тэнцүү тул тохируулагчтай 1.8V-ээс 3V хүртэлх системийн тэжээлийн зарцуулалт нь тохируулагчгүй 5V-ийн системийн эрчим хүчний зарцуулалтаас бага хэвээр байна. MCU нь тэжээлийн удирдлагын горимд тулгуурладаг бөгөөд энэ нь нийт ажлын гүйдлийг багасгахын зэрэгцээ тохируулгын хүч болон цагийн хурдыг дэмждэг хэвээр байна.

Шинэ MCU нь системийн уян хатан байдлыг хадгалахын зэрэгцээ эдгээр шаардлагыг хангахын тулд бага чадлын олон горимоор хангах боломжтой. Freescale-ийн MC9S08GB60MCU нь эрчим хүч бага зарцуулдаг дөрвөн горимтой: гүн зогсолтын төлөв (STOP1), дунд зэргийн зогсолтын төлөв (STOP2), зөөлөн зогсолтын төлөв (STOP3) болон эхлүүлэх горим. Хүлээлтийн горимд CPU-ийн цагийг унтрааснаар эрчим хүчний хэрэглээ багасдаг боловч системийн цагийг MCU-ийн бусад төхөөрөмжүүд, тухайлбал: Горим (AD) хөрвүүлэгч, таймер эсвэл цуваа холбооны модуль дэмждэг.

Энэ горимыг захын төхөөрөмжүүдийн эрчим хүчний зарцуулалтыг багасгахад ашигладаг боловч CPU нь захын даалгавруудыг гүйцэтгэхээс өмнө ажиллах боломжгүй. Бидний жишээнд RF (RF) дамжуулагчтай харилцахын тулд цуваа захын интерфейс (SPI) дээр хүлээх горимыг ашигладаг. Эрчим хүчний хэрэглээг багасгахын тулд гурван зогсолтын горимыг ашиглана уу.

STOP1, STOP2, STOP3 нь өөр өөр түвшний цахилгаан зарцуулалтыг бууруулдаг. STOP3 нь гурван зогсолтын горимын хамгийн хүчтэй функц юм. STOP3 горимд чип дээрх хүчдэл тохируулагч нь эрчим хүч хэмнэх горимд байгаа боловч санамсаргүй санах ой (RAM) болон оролт / гаралтын (I / O) бүртгэлийн агуулгыг хадгалахын тулд хамгийн бага тохируулгатай хэвээр байна.

Хэд хэдэн тасалдлын эх үүсвэрүүд болон дахин тохируулах нь MCU-г STOP3 горимоос сэрээх боломжтой. STOP3 нь гурван зогсолтын горимд байгаа цорын ганц горим бөгөөд гурван зогсолтын горимд ажиллах боломжтой горим юм. Бидний жишээн дээр хурд мэдрэгч нь хурдны утгыг унших хооронд MCU хүлээгдэж буй төлөвт байгаа бөгөөд STOP3 горимыг ашиглаж болно.

STOP3 горимд ажиллах бодит цагийн интерфэйс (RTI) функцийг ашиглан MCU-г дараагийн уншилтанд цаг тухайд нь сэрээх боломжтой. STOP2 нь STOP3-аас илүү ажиллагаатай боловч хүч нь бага байдаг. STOP2 горимд хүчдэлийн зохицуулагч эрчим хүч хэмнэх горимд байна (PoweredDown).

Гэсэн хэдий ч RAM-ийн агуулга хадгалагдсан хэвээр байна. I / O бүртгэл нь мөн эрчим хүч хэмнэх төлөвт байгаа бөгөөд үүнийг зогсоох горимоос сэрэх үед дахин тохируулах шаардлагатай. STOP2-д MCU-д бага сэрэх боломжтой боловч RTI функцууд хэвээр байна.

Бидний жишээ рүү буцах нь STOP2 нь STOP3-ыг орлож эрчим хүчний хэрэглээг улам бүр багасгах боломжтой. RTI функц болон RAM нь ажиллаж байгаа тул хурдны унших хоорондох хугацааг хэмжиж болно. STOP1 бол MCU дахь эрчим хүчний хэрэглээний хамгийн бага горим юм.

Энэ горимд хүчдэлийн зохицуулагч болон бүх дагалдах төхөөрөмж, CPU, RAM, оролт / гаралт нь эрчим хүч хэмнэх төлөвт бүрэн ордог. Зөвхөн дахин тохируулах болон IRQ таслах хөл нь MCU-г сэрээж чадна. MCU нь эрчим хүч хэмнэх төлөвт орох боломжтой боловч гаднах өдөөлтөд товчлуур дарахад хариу өгөх шаардлагатай хэвээр байвал STOP1 горим боломжтой.

Унадаг дугуйн дээрх жишээнд та милийн хүснэгт эрчим хүч хэмнэх төлөвт байх үед STOP1 горимд орж болно. Эрчим хүч хэмнэх төлөвт байгаа STOP1 горим нь чипээс тэжээлийг таслахгүйгээр MCU-д байж болох хамгийн жижиг горим юм. Чипээс тэжээлийн хангамжийг яагаад таслахгүй байгаа юм бэ? Учир нь та илүү үнэтэй унтраалга ашиглахын тулд чипээс цахилгааныг тасалдаг.

Үүний нэгэн адил, MCU нь олон янзын зорилгод хүрэхийн тулд тасалдлын хөлд холбогдсон товчлуурын шилжүүлэгчийг ашиглаж болно. Эдгээр янз бүрийн хэрэглээ нь системийн одоогийн төлөв байдлаас хамаарна. Тиймээс STOP1 горим нь энгийн загвар, хямд өртөгтэй, одоогийн хэрэглээ бараг байхгүй, төгс төгөлдөр юм.

Цагийн менежмент Олон дизайнерууд бага эрчим хүч, бага давтамжтай ажиллах болно. Үнэн хэрэгтээ, MCU-ийн нэрийн өмнөөс янз бүрийн үйл ажиллагаа, MCU-ийн дагуу энэ нь үнэндээ эрчим хүчний хэрэглээг хамгийн өндөр хурдтайгаар бууруулах боломжтой юм. Хэрэв MCU хүчин чадал багатай горимтой бол эрчим хүчний хэрэглээг багасгахын тулд хамгийн урт хугацаанд эрчим хүчний хэрэглээг багасгах боломжтой.

Тиймээс, хэрэв CPU-г унтах горимд буцаахаас өмнө ажиллуулсан бол кодын гүйцэтгэл нь боломжит хамгийн өндөр хурдаар дуусч, гүйдэл бага хурд зарцуулж байснаас бага чадлын горимыг буцаана. Унадаг дугуйн милийн жишээг харцгаая, хяналтын самбар секунд тутамд нэг удаа хурдыг шинэчилж, 16,000 автобусны циклийг гогцоонд оруулан өгөгдлийг тооцоолж, дэлгэц дээр харуулна гэж үзье. Ердийн 32 кГц болороор ажиллах ба ердийн нэгээс хоёр автобусны цаг байдаг гэж үзвэл бид 16 кГц автобустай байж болох бөгөөд энэ тохиолдолд тооцоог дуусгахын тулд секунд ашиглана уу.

Одоо, хэрэв бид 8MHz автобусны цагийг ашиглаж чадвал та тооцоог дуусгахад ердөө 2 миллисекунд зарцуулах боломжтой бөгөөд үлдсэн 998 миллисекунд нь бага чадлын горимд байж болно. Мэдээжийн хэрэг, MCU биш ажил бүрийг өндөр хурдны гүйцэтгэлээс санаж байх ёстой. Бидний жишээн дээр, хэрэв өгөгдлийн хурд нэлээд удаан байвал утасгүй холболтод шаардагдах хугацаа нь 8MHz автобусны хурдтай байж болохгүй.

Тиймээс, энэ тохиолдолд бид эрчим хүчний хэрэглээг багасгах хэрэгтэй бөгөөд утасгүй холболт дуусах хүртэл MCU-г аль болох хурдан ажиллуулах хэрэгтэй. Тиймээс бид Freescale-ийн MC9S08GB60MCU гэх мэт уян хатан MCU цагийг хүсч байна. Энэ төхөөрөмжийн тусламжтайгаар та өндөр давтамжийн талстууд, бага давтамжийн талстууд эсвэл дотоод осцилляторуудыг ашиглаж болно.

Ийм цагны эх үүсвэртэй бол та чип дээрх давтамжийн түгжээний бөгжийг (FLL) ашиглан даалгаврын шаардлагыг хангахын тулд автобусны хурдыг нэмэгдүүлж, багасгаж, эрчим хүчний хэрэглээг багасгах боломжтой. Зураг 2 нь унадаг дугуйн миль дэх янз бүрийн үйлдлийн горимд цахилгаан зарцуулалтын өөрчлөлт юм. Зураг 2: Унадаг дугуйн милийн жишээн дээр өндөр идэвхтэй богино импульс ба удаан идэвхгүй бага чадлын горимын хооронд хөрвүүлэх замаар эрчим хүчний удирдлагыг хэрхэн гүйцэтгэх талаар.

.