Как использовать двойную настройку с увеличенным временем работы батареи

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Zentral elektriko eramangarrien hornitzailea

Многие проектировщики систем полагают, что энергопотребление одного чипа меньше, чем двух чипов. Изначально все очень просто: связь между чипами потребляет больше энергии, чем между отдельными чипами, на обоих чипах больше транзисторов, поэтому токи утечки у отдельных чипов с той же функцией больше. Однако технологии энергопотребления изменили эту традиционную точку зрения.

Разработчики DSP интегрируют в чип DSP больше функций, таких как ускорители, коммуникационные модули и сетевые периферийные устройства, что делает чип более полезным для инженеров. Однако этот более мощный чип будет потреблять больше энергии, чем данная задача при выполнении простых задач внутреннего управления или мониторинга. Во многих случаях разработчик не может реализовать только те функции, которые требуются в чипе DSP.

В некоторых случаях микроконтроллер (MCU) может выполнять ту же задачу мониторинга системы, потребляя при этом меньше энергии, чем DSP. Таким образом, возможна также архитектура двойного кристалла: DSP и MCU. Таким образом, использование маломощного DSP в качестве основного решения, а также другого маломощного MCU в качестве системного монитора может продлить срок службы батареи, потребляемой одним DSP для выполнения той же задачи.

Чтобы сэкономить электроэнергию, инженерам следует учитывать следующие факторы при выборе DSP: обращать внимание на большую емкость встроенной памяти. DSP всегда потребляет больше энергии при доступе к внешней памяти чипа. Внешняя DRAM-память хранит постоянное энергопотребление, которое расходует электрическую энергию аккумулятора.

Выберите DSP, который может запускать и закрывать периферийные устройства. Некоторые цифровые сигнальные процессоры могут автоматически отключать питание неактивных периферийных устройств на кристалле, что обеспечивает различные области управления и энергопотребления. Выберите DSP, который обеспечивает различные состояния ожидания при разных уровнях мощности.

Многоканальный источник питания экономит еще больше энергии. Выбирайте DSP для разработки программного обеспечения, которое оптимизирует энергопотребление и снижает его. Инструмент должен позволить разработчикам легко изменять напряжение и частоту микросхемы, управлять состоянием питания, а также помогать им оценивать и разлагать информацию о потреблении энергии.

В некоторых микроконтроллерах в некоторых случаях использования потребляется меньше тока, а технология изготовления маломощных полупроводников снижает ток утечки транзистора, помогая разработчикам микросхем оптимизировать работу при низком энергопотреблении. К сожалению, низкое энергопотребление ограничит производительность микроконтроллера. Например, TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU потребляет ток 500 NA в режиме ожидания, максимальная тактовая частота составляет 16 МГц.

Максимальная тактовая частота, работающая в TMS320C5506DSP, составляет 108 МГц, потребляет 10 в режиме ожидания.µТечение. В нем указано, что он потребляет в 20 раз больше, чем MSP430.

С момента своего развития внутреннее периферийное устройство микроконтроллера управлялось программным обеспечением, способным сохранять состояние ЦП. Однако новый драйвер прерываний (Interrupt-Driven) является периферийным, что снижает накладные расходы на программное обеспечение и позволяет микроконтроллеру большую часть времени находиться в режиме ожидания. Возьмем в качестве примера аппаратное обеспечение внутреннего модульного преобразователя (АЦП): оно автоматически сканирует входной канал, запускает преобразование и выполняет передачу DMA для решения задачи выборки полученных данных.

В результате АЦП работает практически самопроизвольно. Процессор тратит на обслуживание очень мало времени, а микроконтроллер экономит энергопотребление. Требования к энергопотреблению для многократного снижения тактовой частоты Конструкция системы тактовой частоты микроконтроллера также может помочь снизить энергопотребление.

На схеме на рисунке 1 показаны двое часов, работающих от одного кристалла. Микроконтроллер обычно использует кристалл с частотой 32 кГц, но не обязательно генерирует внутренние тактовые сигналы, системные тактовые сигналы (MCLK) и вторичные тактовые сигналы (ACLK). Обычно кристаллы генерируют только сигналы ACLK.

Маломощный извлекатель микроконтроллера с использованием вспомогательного тактового генератора 32 кГц, который одновременно управляет часами реального времени микроконтроллера, а высокоскоростной цифровой управляющий генератор (DCO) генерирует системный тактовый сигнал для ЦП и высокоскоростных периферийных устройств. DCO может генерировать тактовые сигналы несколькими способами, каждый из которых имеет различные характеристики производительности и энергопотребления. Эти режимы тактирования, от низкого до высокого энергопотребления, оснащены генераторами сверхнизкой мощности (VLO), кристаллами 3 кГц для DCO.

Чтобы снизить энергопотребление, разработчик использует самую низкую тактовую частоту (VLO или кристалл 32 кГц) в режиме ожидания и реализует высокочастотный DCO при использовании активности, которая будет использоваться ЦП. DCO может быть меньше 1µВремя времени S переходит в активное состояние и становится полностью стабильным. Эта мгновенно активируемая возможность экономит время и энергопотребление.

Обратите внимание, что использование низкочастотных маломощных часов в разрешении активности приведет к большему энергопотреблению, чем переключение на более быстрые часы. В режиме повышенного энергопотребления и низкой частоты процессор тратит больше времени на выполнение определенной задачи. Помимо использования низкочастотной тактовой частоты, экономящей энергопотребление на некоторых периферийных устройствах, MSP430MCU также обеспечивает работу сверхмаломощных генераторов для генерации сигнала ACLK.

В режиме ожидания (LPM3) MSP430MCU обычно потребляет менее 1 А в режиме ACLK и во всех состояниях с включенными прерываниями.µТечение. Поэтому маломощные микроконтроллеры потребляют меньше энергии, чем DSP во время работы часов реального времени или зарядки аккумуляторной батареи управления.

Более того, миссия MCU также может быть освобождена DSP, чтобы сделать ее исполняемой для сигнализации задач разрешения. Инженеры по экономии электроэнергии могут увидеть конструкцию с двойным спросом для достижения превосходных результатов. Представьте себе систему, которая использует высокопроизводительный DSP для решения задач мониторинга.

В этом решении вскоре будет использоваться никель-водородный аккумулятор типа АА емкостью 2500 мАч. Если равномерное потребление тока составляет 10 мА, то две последовательно соединенные батареи разрядятся в течение 10,5 дней.

Двойной сплит-режим используется для снижения тока до 1 мА, что позволяет продлить срок службы батареи до 120 дней. Микроконтроллер в системе с двойным решением предназначен для снижения энергопотребления, некоторые системные или мониторинговые функции, которые могут быть решены, включают: Техническое обслуживание часов реального времени Сортировка питания Значимость и сброс питания Управление клавиатурой или интерфейсом пользователя Управление батареей Управление дисплеем Питание DSP Множество шин питания блока питания подаются в фиксированном порядке для обеспечения нормальной работы DSP и периферийных устройств. Обычно эти дорожки одновременно питаются от ядра (ЦП), памяти DDR и устройств ввода-вывода.

Хотя специальные устройства могут подавать напряжение на микросхему DSP в фиксированном порядке, она не может выполнять другие функции. Меньшие маломощные микроконтроллеры можно сортировать и контролировать по напряжению питания, а также выполнять задачи управления питанием (рисунок 2). В этом случае программное обеспечение запускает три схемы регулятора питания в соответствующем порядке.

Микроконтроллер использует свой внутренний АЦП для проверки соответствующего напряжения при наличии соответствующих шин питания. Когда общая схема не нуждается в чипе DSP, микроконтроллер может включить регулятор, чтобы закрыть DSP. Фактически, микроконтроллер может взаимодействовать с генератором, управляемым давлением, для управления напряжением и частотой DSP или тактовой частотой DSP управления связью ФАПЧ.

Поэтому, когда DSP завершает вычислительную задачу высокой плотности, регулируемая тактовая частота микроконтроллера переводит DSP в режим ожидания для экономии энергопотребления. Двусторонний мониторинг микроконтроллера тестирует DSP, чтобы определить его состояние занятости. В этом режиме микроконтроллер работает как интеллектуальный контроллер.

С другой стороны, DSP может считывать и записывать данные MCU. Таким образом, DSP может использоваться в соответствии с использованием, сообщая MCU о необходимости уменьшить или увеличить тактовую частоту DSP. Используя MCU для выполнения других задач, которые DSP обычно выполняют в единой системе решений, проектировщики также могут получить больше преимуществ.

Например, при обработке операций с клавиатурой микроконтроллер потребляет меньше энергии, чем DSP. Микроконтроллер посылает сигнал прерывания на DSP только после проверки действия кнопки или отпускания кнопки. Этот способ помогает избежать чрезмерного потребления тока, вызванного ударом по соплу, что часто встречается в некотором портативном оборудовании.

Для дальнейшего снижения нагрузки на микросхему DSP микроконтроллер может поставлять: схему управления, стандартные порты SPI, UART и I2C для радиочастотной связи, периферийный интерфейс, схему управления батареей, универсальные порты ввода-вывода, упомянутые выше и ранее. Каждое периферийное устройство микроконтроллер может автоматически запускаться из режима низкого энергопотребления. Таким образом, микроконтроллер не продолжает опрашивать периферийные устройства, чтобы определить, какое из них обслуживать, и не определяет максимальное энергопотребление для выполнения задачи. Периферийные устройства запустятся.

Каждый милливатт при низком энергопотреблении очень ценен. Наконец, проектировщики не основываются на комплексном анализе расчетов, измерений и функций и работе ЦСП или микроконтроллеров и используют один или два Sature.