Como usar a configuração dupla com bateria de longa duração

Auctor Iflowpower - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

Muitos projetistas de sistemas acreditam que o consumo de energia de um único chip é menor do que o de dois chips. Originalmente, é muito simples: a comunicação do chip consome mais energia do que um único chip, há mais transistores em ambos os chips, portanto, há mais correntes de fuga com um único chip com a mesma função. Mas a tecnologia de consumo de energia proporcionou esse tipo de ponto de vista tradicional.

Os projetistas de DSP integram mais recursos, como aceleradores, módulos de comunicação e periféricos de rede ao chip DSP, tornando o chip mais útil para engenheiros. Mas esse chip mais potente consumirá mais energia do que essa tarefa ao concluir tarefas simples de gerenciamento ou monitoramento interno. Em muitos casos, o projetista não consegue apenas habilitar os recursos necessários no chip DSP.

Em alguns usos, o microcontrolador (MCU) pode executar a mesma tarefa de monitoramento do sistema e consumir menos energia do que o DSP. Então, a arquitetura do chip duplo: DSP e MCU também são possíveis. Portanto, use um DSP de baixo consumo como solução principal e outro MCU de baixo consumo como monitor do sistema, o que pode estender a vida útil da bateria consumida pelo único DSP para concluir a mesma tarefa.

Para ajudar a economizar energia, os engenheiros devem considerar os seguintes fatores ao escolher o DSP: procurar por memória no chip de maior capacidade. O DSP sempre consome mais energia ao acessar a memória externa do chip. A DRAM externa armazena consumo de energia constante, o que consome energia elétrica da bateria.

Selecione um DSP que possa iniciar e fechar periféricos. Alguns DSPs podem desligar automaticamente os periféricos inativos no chip, o que fornece uma variedade de opções de controle e consumo de energia. Selecione um DSP que permita uma variedade de estados de espera em diferentes níveis de energia.

A fonte de alimentação múltipla economiza mais consumo de energia. Escolha DSP para o software de desenvolvimento que otimiza e reduz o consumo de energia. A ferramenta deve permitir que os desenvolvedores alterem facilmente a voltagem e a frequência do chip, gerenciem o status de energia e ajudem a avaliar e decompor informações de consumo de energia.

O MCU consome menos corrente em alguns MCUs. Em alguns usos, o processo de semicondutor de baixa potência reduz a corrente de fuga do transistor para ajudar os projetistas de chips a otimizar a operação de baixa potência. Infelizmente, o baixo consumo de energia limitará o desempenho do MCU. Por exemplo, um TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU consome 500NA de corrente no modo de espera, a frequência máxima do clock é 16MHz.

A frequência máxima do clock em execução no TMS320C5506DSP é 108 MHz, consome 10 no modo de esperaµUma corrente. Isso declara que ele consome 20 vezes mais que o MSP430.

Desde o desenvolvimento do passado, o periférico interno do MCU tem sido controlado pelo software, que é capaz de manter o status da CPU. Mas o novo acionamento de interrupção (Interrupt-Driven) é periférico para menos sobrecarga de software, permitindo que o MCU permaneça no modo de espera na maior parte do tempo. Tomemos como exemplo o hardware do conversor de módulo interno (ADC), que verifica automaticamente o canal de entrada, aciona a conversão e executa a transmissão DMA para resolver a tarefa de amostragem de dados recebidos.

Como resultado, o ADC está sendo executado quase que espontaneamente. A CPU usa muito pouco tempo para seu serviço de fornecimento, e o MCU economiza consumo de energia. Requisitos de energia para redução de múltiplos clocks O projeto do sistema de clock MCU também pode ajudar a reduzir o consumo de energia.

O diagrama de circuito na Figura 1 mostra dois relógios operando por um único cristal. O MCU geralmente usa um cristal de 32 kHz, mas não necessariamente gera sinais de clock interno, clock do sistema (MCLK) e clock secundário (ACLK). Normalmente, os cristais geram apenas sinais ACLK.

A extração de baixa potência do MCU usa um clock auxiliar de 32 kHz que aciona simultaneamente o clock de tempo real do MCU, o oscilador de controle digital de alta velocidade (DCO) gera um sinal de clock do sistema para a CPU e periféricos de alta velocidade. O DCO pode gerar sinais de clock de diversas maneiras, cada uma com diferentes características de desempenho e consumo de energia. De baixo a alto consumo de energia, esses modos de clock têm osciladores de ultrabaixa potência (VLO), cristais de 3 kHz para DCO.

Para reduzir o consumo de energia, o designer usa o menor clock (VLO ou cristal de 32 kHz) no modo ocioso e realiza DCO de alta frequência ao usar a atividade a ser usada pela CPU. DCO pode ser menor que 1µO tempo do S entra no estado ativo e é totalmente estável. Esse recurso ativado instantaneamente economiza tempo e consumo de energia.

Observe que usar relógios de baixa frequência e baixa potência na resolução da atividade consumirá mais energia do que alternar para relógios mais rápidos. No modo de maior consumo de energia, os sinos de tempo de baixa frequência fazem com que a CPU gaste mais tempo em uma tarefa específica. Além de usar consumo de energia de baixa velocidade para economizar clock em certos periféricos, o MSP430MCU também fornece osciladores de potência ultrabaixa para gerar um sinal ACLK.

Em seu modo de energia de espera (LPM3), o MSP430MCU geralmente consome menos de 1 em operação ACLK e todos os estados de interrupção habilitadosµUma corrente. Portanto, MCUs de baixo consumo consomem menos energia que DSP durante o relógio em tempo real ou o carregamento da bateria de gerenciamento.

Além disso, a missão para o MCU também pode ser liberada pelo DSP para torná-la executável para tarefas de resolução de sinais. Os engenheiros podem ver os resultados de economia de consumo de energia no design de dupla demanda para obter excelentes resultados. Imagine um sistema que depende de DSP de ponta para resolver tarefas de monitoramento.

Em breve, essa solução usará uma bateria AA de níquel-hidrogênio de 2.500 mAh. Se o consumo uniforme de corrente for de 10 mA, as duas baterias em série se esgotarão em 10,5 dias.

Dual Split Use para reduzir a corrente para 1 mA, para que a bateria dure até 120 dias. O MCU no sistema de solução dupla é para reduzir o consumo de energia, algumas funções do sistema ou monitoramento que podem ser resolvidas incluem: Manutenção do relógio em tempo real Classificação de energia Significado e reinicialização de energia Gerenciamento de teclado ou interface humana Gerenciamento de bateria Controle de exibição Energia do DSP Muitos DSPs Uma pluralidade de trilhos de energia da fonte de alimentação são aplicados em uma ordem fixa para garantir o funcionamento normal no DSP e periféricos. Normalmente, essas trilhas são alimentadas simultaneamente por núcleo (CPU) e memória DDR e dispositivos de E/S.

Embora dispositivos dedicados possam aplicar uma voltagem ao chip DSP em uma ordem fixa, ele não pode executar outras funções. MCUs menores de baixa potência podem ser classificados e monitorados quanto à tensão de alimentação e executar tarefas de controle de energia (Figura 2). Neste caso, o software inicia três circuitos reguladores de alimentação em uma ordem apropriada.

O MCU usa seu ADC interno para testar a voltagem apropriada quando os respectivos trilhos de energia. Quando o circuito total não deseja um chip DSP, o MCU pode envolver o regulador para fechar o DSP. Na verdade, o MCU pode se comunicar com o oscilador controlado por pressão para controlar a voltagem e a frequência do DSP, ou a frequência de clock do DSP de controle de comunicação PLL.

Portanto, quando o DSP conclui a tarefa computacional densa, o relógio ajustável do MCU converte o DSP para o modo de espera para economizar o consumo de energia. O MCU de monitoramento bidirecional testa o DSP para entender seu estado ocupado. Neste modo, o MCU está funcionando como um controlador inteligente.

Por outro lado, o DSP pode ler e escrever no MCU. Para que o DSP possa ser usado de acordo com o uso, informe o MCU para reduzir ou melhorar o clock do DSP. Usando o MCU para concluir outras tarefas que os DSPs geralmente realizam em um único sistema de solução, os designers também podem obter mais benefícios.

Por exemplo, ao resolver a operação do teclado, o MCU consome menos energia do que o DSP. O MCU só envia um sinal de interrupção ao DSP após testar a ação do botão ou a liberação do botão. Desta forma auxilia no consumo excessivo de corrente causado pelo choque elétrico, situação esta frequentemente presente em alguns equipamentos portáteis.

Para aliviar ainda mais a carga do chip DSP, o MCU pode fornecer: o circuito de acionamento portas SPI, UART e I2C padrão para comunicação por radiofrequência interface periférica circuito de gerenciamento de bateria portas de E/S universais mencionadas acima e anteriores Cada periférico, o MCU pode iniciar automaticamente a partir do modo de baixo consumo de energia. Portanto, o MCU não continua consultando os periféricos para determinar qual deles atender, nem o consumo máximo de energia para executar a tarefa. Os periféricos serão iniciados.

Cada miliwatt em baixo consumo de energia é muito precioso. Por fim, os designers não se baseiam em considerações abrangentes entre cálculos, medições e funções e na execução de DSP ou MCUs, e usam um ou dois Satures em uso.