ड्युअल प्रोसेसर अॅप्लिकेशनद्वारे लिथियम बॅटरीचे आयुष्य कसे वाढवायचे

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station Supplier

बॅटरीचे आयुष्य वाढवण्याची गरज असताना, अनेक सिस्टम डिझायनर्सचा असा विश्वास आहे की एकाच चिपद्वारे वापरला जाणारा वीज वापर दोन चिप्सपेक्षा कमी असतो. कारण सोपे वाटते: चिप कम्युनिकेशन एका चिपपेक्षा जास्त वीज वापरते, दोन्ही चिप्सवर जास्त ट्रान्झिस्टर असतात, त्यामुळे समान कार्य असलेल्या सिंगल-चिपमध्ये जास्त लीकेज करंट असतात. परंतु वीज वापर तंत्रज्ञानाने या प्रकारचा पारंपारिक दृष्टिकोन दिला आहे.

डीएसपी डिझायनर्स डीएसपी चिपमध्ये अ‍ॅक्सिलरेटर, कम्युनिकेशन मॉड्यूल आणि नेटवर्क पेरिफेरल्स सारखी अधिक वैशिष्ट्ये एकत्रित करतात, ज्यामुळे चिप अभियंत्यांना अधिक उपयुक्त बनते. परंतु ही अधिक शक्तिशाली चिप सोपी इन-हाऊस व्यवस्थापन किंवा देखरेखीची कामे पूर्ण करण्यासाठी या कामापेक्षा जास्त वीज वापरेल. बऱ्याच प्रकरणांमध्ये, डिझायनर फक्त डीएसपी चिपमध्ये आवश्यक असलेली वैशिष्ट्ये सक्षम करू शकत नाही.

काही अनुप्रयोगांमध्ये, मायक्रोकंट्रोलर (MCU) समान सिस्टम मॉनिटरिंग कार्य करतो, जे DSP पेक्षा जास्त वीज वापराचे आहे. तर, दुहेरी चिपची रचना: डीएसपी आणि एमसीयू देखील शक्य आहे. म्हणून, मुख्य प्रोसेसर म्हणून कमी पॉवरचा DSP वापरा, सिस्टम मॉनिटर म्हणून दुसरा कमी पॉवरचा MCU वापरा, ज्यामुळे एकाच DSP द्वारे वापरले जाणारे बॅटरी आयुष्य वाढू शकते आणि तेच काम पूर्ण करता येते.

वीज वाचवण्यासाठी, DSP निवडताना अभियंत्यांनी खालील घटकांचा विचार करावा: मोठ्या क्षमतेची ऑन-चिप मेमरी शोधा. चिप बाह्य मेमरीमध्ये प्रवेश करताना डीएसपी नेहमीच जास्त वीज वापरतो. बाह्य DRAM सतत वीज वापर साठवते, ज्यामुळे बॅटरीची विद्युत ऊर्जा वापरली जाते.

पेरिफेरल्स सुरू आणि बंद करू शकेल असा DSP निवडा. काही डीएसपी निष्क्रिय ऑन-चिप पेरिफेरल्सवर स्वयंचलितपणे पॉवर ऑफ करू शकतात, जे विविध नियंत्रण आणि वीज वापर प्रांत पुरवतात. वेगवेगळ्या पॉवर लेव्हलवर विविध स्टँडबाय स्टेटस सक्षम करणारा DSP निवडा.

बहु-विद्युत पुरवठा अधिक ऊर्जा वापर वाचवतो. वीज वापर कमी करणारे आणि वीज वापर अनुकूल करणारे डेव्हलपमेंट सॉफ्टवेअरसाठी डीएसपी निवडा. साधनांमुळे विकसकांना चिपचा व्होल्टेज आणि वारंवारता सहजपणे बदलता येईल, पॉवर स्थिती व्यवस्थापित करता येईल, त्यांना पॉवर माहितीचे मूल्यांकन आणि विश्लेषण करण्यास मदत होईल.

एमसीयूमध्ये काही अनुप्रयोगांमध्ये एमसीयू कमी विद्युत प्रवाह वापरतो, कमी-शक्तीच्या सेमीकंडक्टर प्रक्रियेमुळे चिप डिझाइनर्सना कमी उर्जा ऑपरेशन ऑप्टिमाइझ करण्यास मदत करण्यासाठी ट्रान्झिस्टर गळती प्रवाह कमी होतो. दुर्दैवाने, कमी वीज वापरामुळे MCU कामगिरी मर्यादित होईल. उदाहरणार्थ, एक TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU स्टँडबाय मोडमध्ये 500NA करंट वापरतो, कमाल घड्याळ वारंवारता 16MHz आहे.

TMS320C5506DSP मध्ये चालणारी कमाल घड्याळ वारंवारता 108MHz आहे, स्टँडबाय मोडमध्ये 10 वापरते.µएक प्रवाह. याचा अर्थ असा की ते MSP430 पेक्षा 20 पट जास्त वापरते.

मागील विकास प्रक्रियेपासून, अंतर्गत MCU परिधीय सॉफ्टवेअरद्वारे नियंत्रित केले गेले आहे, जे सूचित करते की CPU सक्रिय स्थिती राखते. परंतु नवीन इंटरप्ट ड्राइव्ह (इंटरप्ट-ड्राइव्हन) कमी सॉफ्टवेअर ओव्हरहेडसाठी परिधीय आहे, ज्यामुळे MCU बहुतेक वेळेस स्टँडबाय मोडमध्ये राहू शकते. इंटरनल मॉड्यूलस कन्व्हर्टर (ADC) हार्डवेअरचे उदाहरण घ्या, ते इनपुट चॅनेल स्वयंचलितपणे स्कॅन करते, रूपांतरण ट्रिगर करते आणि प्राप्त डेटा सॅम्पलिंग टास्कवर प्रक्रिया करण्यासाठी DMA ट्रान्समिशन कार्यान्वित करते.

परिणामी, एडीसी जवळजवळ आपोआप चालू आहे. सीपीयू त्याच्या पुरवठा सेवेसाठी खूप कमी वेळ वापरतो आणि एमसीयू वीज वापर वाचवतो. अनेक घड्याळ कमी करण्यासाठी वीज आवश्यकता MCU घड्याळ प्रणाली डिझाइन देखील वीज वापर कमी करण्यास मदत करू शकते.

आकृती १ मधील सर्किट आकृती एकाच क्रिस्टलद्वारे कार्यरत दोन घड्याळे दाखवते. MCU सहसा 32kHz क्रिस्टल वापरते, परंतु ते अंतर्गत घड्याळ सिग्नल, सिस्टम घड्याळ (MCLK) आणि दुय्यम घड्याळ (ACLK) सिग्नल तयार करत नाही. सामान्यतः, क्रिस्टल्स फक्त ACLK सिग्नल निर्माण करतात.

MCU चे कमी-शक्तीचे एक्सट्रॅक्शन, 32kHz ऑक्झिलरी क्लॉक वापरून केले जाते जे एकाच वेळी MCU रिअल-टाइम क्लॉक चालवते, हाय-स्पीड डिजिटल कंट्रोल ऑसिलेटर (DCO) CPU आणि हाय-स्पीड पेरिफेरल्ससाठी सिस्टम क्लॉक सिग्नल जनरेट करते. डीसीओ अनेक प्रकारे घड्याळ सिग्नल तयार करू शकते, प्रत्येकाची कार्यक्षमता आणि वीज वापराची वैशिष्ट्ये वेगळी असतात. कमी ते जास्त वीज वापरापर्यंत, या घड्याळ मोडमध्ये अल्ट्रा लो पॉवर ऑसिलेटर (VLO), 3kHz क्रिस्टल्स ते DCO असतात.

वीज वापर कमी करण्यासाठी, डिझायनर निष्क्रिय मोडमध्ये सर्वात कमी घड्याळ (VLO किंवा 32kHz क्रिस्टल) वापरतो आणि जेव्हा CPU वर क्रियाकलाप लागू केला जातो तेव्हा उच्च वारंवारता DCO प्राप्त करतो. DCO पेक्षा कमी असू शकते 1µS चा काळ सक्रिय अवस्थेत प्रवेश करतो आणि पूर्णपणे स्थिर असतो. ही त्वरित सक्षम क्षमता वेळ आणि वीज वापर वाचवते.

लक्षात घ्या की कमी फ्रिक्वेन्सी वापरणारे कमी-शक्तीचे घड्याळ क्रियाकलाप प्रक्रियेदरम्यान वेगवान घड्याळापेक्षा जास्त शक्ती वापरण्यासाठी वापरले जाते. जास्त वीज वापरणाऱ्या मोडमध्ये, कमी फ्रिक्वेन्सी टाइममुळे CPU विशिष्ट कामावर जास्त वेळ घालवतो. काही पेरिफेरल्सवर कमी-स्पीड क्लॉक-सेव्हिंग पॉवर वापरण्याव्यतिरिक्त, MSP430MCU ACLK सिग्नल जनरेट करण्यासाठी अल्ट्रा-लो पॉवर ऑसिलेटर देखील पुरवतो.

त्याच्या स्टँडबाय पॉवर मोड (LPM3) अंतर्गत, MSP430MCU सामान्यतः ACLK ऑपरेशनमध्ये 1 पेक्षा कमी पॉवर वापरते आणि सर्व इंटरप्ट सक्षम स्थितीµएक प्रवाह. म्हणून, रिअल-टाइम घड्याळ किंवा व्यवस्थापन बॅटरी चार्जिंग दरम्यान कमी-शक्तीचे MCU DSP पेक्षा कमी वीज वापरतात.

शिवाय, हे काम MCU ला दिले जाते किंवा DSP ला मोकळे केले जाऊ शकते, जेणेकरून ते त्याच्या क्षमतेनुसार सिग्नल प्रोसेसिंगचे काम करू शकेल. वीज वापर बचत परिणाम अभियंते उत्कृष्ट परिणाम साध्य करण्यासाठी ड्युअल प्रोसेसर डिझाइन पाहू शकतात. अशी प्रणाली कल्पना करा जी देखरेखीची कामे हाताळण्यासाठी उच्च दर्जाच्या डीएसपीवर अवलंबून असते.

प्रोसेसर लवकरच दुसरी २,५००mAh निकेल-हायड्रोजन AA बॅटरी वापरेल. जर सरासरी विद्युत प्रवाह वापर १० एमए असेल, तर दोन्ही मालिकेतील बॅटरी १०.५ दिवसांत संपतील.

ड्युअल प्रोसेसर अॅप्लिकेशन्स बॅटरी १२० दिवसांपर्यंत चालण्यासाठी करंट १ एमए पर्यंत कमी करतात. ड्युअल प्रोसेसर सिस्टीममधील MCU मध्ये कमी वीज वापर आहे, काही सिस्टम किंवा मॉनिटरिंग फंक्शन्स ज्यावर प्रक्रिया केली जाऊ शकते त्यात हे समाविष्ट आहे: रिअल-टाइम घड्याळ देखभाल, पॉवर सॉर्टिंग, पॉवर मॉनिटरिंग आणि रीसेट, कीबोर्ड किंवा मानवी-मशीन इंटरफेस व्यवस्थापन, बॅटरी व्यवस्थापन, डिस्प्ले कंट्रोल मॅनेजमेंट, DSP पॉवर, DSP आणि पेरिफेरल्सचे सामान्य काम सुनिश्चित करण्यासाठी अनेक DSP ला पॉवर सप्लायच्या अनेक पॉवर रेल एका निश्चित क्रमाने लागू करणे आवश्यक आहे. सामान्यतः, हे ट्रॅक एकाच वेळी कोर (CPU) आणि DDR मेमरी आणि I/O उपकरणांद्वारे समर्थित असतात.

जरी समर्पित उपकरणे निश्चित क्रमाने डीएसपी चिपवर व्होल्टेज लागू करू शकतात, परंतु ते इतर कार्ये करू शकत नाहीत. लहान कमी-शक्तीचे MCUs पॉवर सप्लाय व्होल्टेजसाठी सॉर्ट केले जाऊ शकतात आणि त्यांचे निरीक्षण केले जाऊ शकते आणि पॉवर नियंत्रण कार्ये केली जाऊ शकतात (आकृती 2). या प्रकरणात, सॉफ्टवेअर योग्य क्रमाने तीन पॉवर सप्लाय रेग्युलेटर सर्किट सुरू करते.

संबंधित पॉवर रेल वापरताना योग्य व्होल्टेज शोधण्यासाठी MCU त्याच्या अंतर्गत ADC चा वापर करते. जेव्हा टोटल सर्किटला डीएसपी चिप नको असते, तेव्हा एमसीयू डीएसपी बंद करण्यासाठी रेग्युलेटर बंद करू शकतो. खरं तर, MCU दाब-नियंत्रित ऑसिलेटरशी थेट संवाद साधू शकते जेणेकरून DSP चा व्होल्टेज आणि वारंवारता किंवा PLL कम्युनिकेशन कंट्रोल DSP चा घड्याळ वारंवारता नियंत्रित करता येईल.

म्हणून, जेव्हा डीएसपी संगणकीय घनतेचे काम पूर्ण करते, तेव्हा एमसीयू समायोज्य घड्याळ वीज वापर वाचवण्यासाठी डीएसपीला स्टँडबाय मोडमध्ये रूपांतरित करते. द्विदिशात्मक देखरेख MCU ला DSP शोधून त्याची व्यस्त स्थिती समजून घेण्यास अनुमती देते. या मोडमध्ये, MCU स्मार्ट कंट्रोलर म्हणून चालत आहे.

दुसरीकडे, डीएसपी एमसीयू वाचू आणि लिहू शकतो. म्हणून डीएसपी अर्जानुसार डीएसपी घड्याळ कमी करण्यासाठी किंवा सुधारण्यासाठी एमसीयूला सूचित करू शकतो. एकाच प्रोसेसर सिस्टीममध्ये अंमलात आणलेली इतर कामे डीएसपी पूर्ण करण्यासाठी एमसीयू वापरल्याने डिझायनर्सना अधिक फायदे देखील मिळू शकतात.

उदाहरणार्थ, कीबोर्ड ऑपरेशन प्रक्रिया करताना, MCU DSP पेक्षा कमी वीज वापरतो. बटणाचे ऑपरेशन किंवा बटण सोडल्याचे आढळल्यानंतरच MCU DSP ला इंटरप्ट सिग्नल पाठवते. हा दृष्टिकोन हिटमुळे होणारा जास्त विद्युत प्रवाह वापर रोखण्यास मदत करतो, जो बहुतेकदा काही हँडहेल्ड उपकरणांमध्ये दिसून येतो.

डीएसपी चिपचा भार आणखी कमी करण्यासाठी, एमसीयू पुरवू शकते: वरील आणि पूर्वी नमूद केलेल्या रेडिओ फ्रिक्वेन्सी कम्युनिकेशन पेरिफेरल्ससाठी ड्राइव्ह सर्किट मानक एसपीआय, यूएआरटी आणि आय2सी पोर्ट वापरले जातात. प्रत्येक पेरिफेरल, MCU आपोआप कमी पॉवर मोडपासून सुरू होऊ शकते. म्हणून, हे काम करण्यासाठी कोणती सेवा जास्तीत जास्त वीज वापरत नाही हे ठरवण्यासाठी MCU पेरिफेरल्सचे सर्वेक्षण करत राहणार नाही.

पेरिफेरल्स सुरू केले जातील. कमी वीज वापरात प्रत्येक मिलीवॅट खूप मौल्यवान आहे. शेवटी, डिझायनरने डीएसपी किंवा एमसीयूमधील संगणकीय, मापन आणि कार्यात्मक विचारांवर आधारित अनुप्रयोगात एक किंवा दोन प्रोसेसरचा वापर निश्चित केला पाहिजे.