Kako uporabljati dvojno nastavitev s podaljšano življenjsko dobo baterije

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - ซัพพลายเออร์สถานีพลังงานแบบพกพา

Mnogi načrtovalci sistemov menijo, da je poraba energije, ki jo porabi en sam čip, manjša od porabe energije, ki jo porabita dva čipa. Prvotno je zelo preprosto: komunikacija s čipom porabi več energije kot en sam čip, na obeh čipih je več tranzistorjev, zato je več tokov uhajanja z enim čipom z enako funkcijo. Toda tehnologija porabe energije je dala tovrstno tradicionalno stališče.

Oblikovalci DSP integrirajo več funkcij, kot so pospeševalniki, komunikacijski moduli in omrežne periferne naprave v čip DSP, zaradi česar je čip bolj uporaben za inženirje. Toda ta zmogljivejši čip bo porabil več energije kot ta naloga pri izvajanju enostavnih nalog notranjega upravljanja ali spremljanja. V mnogih primerih načrtovalec ne more omogočiti le funkcij, ki so potrebne v čipu DSP.

Pri nekaterih uporabah lahko mikrokrmilnik (MCU) izvaja enako nalogo spremljanja sistema in porabi manj energije kot DSP. Torej je možna tudi arhitektura dvojnega čipa: DSP in MCU. Zato uporabite nizkoenergijski DSP kot glavno rešitev, drug nizkoenergijski MCU kot sistemski monitor lahko podaljša življenjsko dobo baterije, ki jo porabi en sam DSP za dokončanje iste naloge.

Da bi prihranili energijo, bi morali inženirji pri izbiri DSP upoštevati naslednje dejavnike: poiščite večjo zmogljivost pomnilnika na čipu. DSP vedno porabi več energije pri dostopu do zunanjega pomnilnika čipa. Zunanji DRAM shranjuje stalno porabo energije, ki porablja električno energijo baterije.

Izberite DSP, ki ga je mogoče zagnati in zapreti zunanje naprave. Nekateri DSP-ji lahko samodejno izklopijo neaktivne periferne naprave na čipu, ki zagotavljajo različne province nadzora in porabe energije. Izberite DSP, ki omogoča različna stanja pripravljenosti pri različnih ravneh moči.

Multi-napajalnik prihrani večjo porabo energije. Izberite DSP za razvojno programsko opremo, ki optimizira porabo energije in zmanjša porabo energije. Orodje naj bi razvijalcem olajšalo spreminjanje napetosti in frekvence čipa, upravljanje statusa napajanja, pomoč pri ocenjevanju in razgradnji informacij o porabi energije.

MCU v nekaterih uporabah porabi manj toka v nekaterih mikrokontrolerjih, polprevodniški postopek z nizko porabo energije zmanjša tok uhajanja tranzistorja, da pomaga oblikovalcem čipov optimizirati delovanje z nizko porabo energije. Na žalost bo nizka poraba energije omejila delovanje MCU. Na primer, TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU porabi 500NA toka v stanju pripravljenosti, največja urna frekvenca je 16MHz.

Največja taktna frekvenca v TMS320C5506DSP je 108MHz, v stanju pripravljenosti porabi 10µTok. To izjavlja, da porabi 20-krat več kot MSP430.

Od razvoja preteklosti je bila notranja periferna enota MCU nadzorovana s programsko opremo, ki je nastavljiva za vzdrževanje statusa CPE. Toda novi prekinitveni pogon (Interrupt-Driven) je periferen za manjšo programsko opremo in omogoča MCU, da večino časa ohranja stanje pripravljenosti. Vzemimo za primer strojno opremo notranjega pretvornika modulov (ADC), ki samodejno skenira vhodni kanal, sproži pretvorbo in izvede prenos DMA, da reši nalogo vzorčenja prejetih podatkov.

Kot rezultat, ADC deluje skoraj spontano. CPU porabi le zelo malo časa za svojo oskrbovalno storitev, MCU pa prihrani porabo energije. Večkratne zahteve za zmanjšanje porabe energije Zasnova sistema ure MCU lahko pomaga zmanjšati porabo energije.

Shema vezja na sliki 1 prikazuje dve uri, ki delujeta z enim kristalom. MCU običajno uporablja kristal 32 kHz, vendar ni nujno, da ustvarja signale notranje ure, signale sistemske ure (MCLK) in sekundarne ure (ACLK). Običajno kristali ustvarjajo samo signale ACLK.

Ekstrakcija nizke porabe MCU z uporabo 32 kHz pomožne ure, ki hkrati poganja uro MCU v realnem času, visokohitrostni digitalni krmilni oscilator (DCO) ustvarja signal sistemske ure za CPE in hitre zunanje naprave. DCO lahko ustvari signale ure na več načinov, od katerih ima vsak drugačno zmogljivost in značilnosti porabe energije. Od nizke do visoke porabe energije, ti načini ure imajo oscilatorje z ultra nizko močjo (VLO), kristale 3kHz do DCO.

Da bi zmanjšal porabo energije, oblikovalec uporablja najnižjo uro (VLO ali 32kHz kristal) v načinu mirovanja in realizira visokofrekvenčni DCO, ko uporablja dejavnost, ki se uporablja za CPE. DCO je lahko manj kot 1µČas časa S preide v aktivno stanje in je popolnoma stabilen. Ta takojšnja možnost prihrani čas in porabo energije.

Upoštevajte, da bo uporaba nizkofrekvenčnih ur z nizko porabo energije v ločljivosti dejavnosti porabila več energije kot preklop na hitrejše ure. V načinu z večjo porabo energije, nizkofrekvenčnimi časovnimi zvonci CPE porabi več časa za določeno nalogo. Poleg uporabe porabe energije pri nizki hitrosti za varčevanje z energijo na nekaterih zunanjih napravah MSP430MCU dobavlja tudi oscilatorje z ultra nizko močjo za ustvarjanje signala ACLK.

V stanju pripravljenosti (LPM3) MSP430MCU običajno porabi manj kot 1 v delovanju ACLK in vseh omogočenih prekinitevµTok. Zato mikrokontrolerji z nizko porabo energije med polnjenjem ure v realnem času ali baterije za upravljanje porabijo manj energije kot DSP.

Poleg tega lahko DSP osvobodi nalogo MCU, da postane izvedljiva za naloge razreševanja signalov. Inženirji z rezultati varčevanja s porabo energije lahko vidijo zasnovo dvojne zahteve za doseganje odličnih rezultatov. Predstavljajte si sistem, ki se zanaša na vrhunski DSP za reševanje nalog spremljanja.

Ta rešitev bo kmalu uporabljala 2500 mAh nikelj-vodikovo baterijo AA. Če je enakomerna poraba toka 10 mA, se bosta dve seriji baterij izpraznili v 10,5 dneh.

Dual Split Uporabite za zmanjšanje toka na 1 mA, tako da se baterija podaljša na 120 dni. MCU v sistemu z dvojno rešitvijo je namenjen zmanjšanju porabe energije, nekatere sistemske ali nadzorne funkcije, ki jih je mogoče rešiti, vključujejo: Vzdrževanje ure v realnem času Napajanje Razvrščanje moči Pomen in ponastavitev Upravljanje tipkovnice ali človeškega vmesnika Upravljanje baterije Nadzor zaslona DSP Napajanje Veliko DSP-jev Množica napajalnih tirnic napajalnika se uporablja v fiksnem vrstnem redu, da se zagotovi normalno delovanje v DSP in zunanjih napravah. Običajno te skladbe hkrati poganjajo jedro (CPE) in DDR pomnilnik ter V/I naprave.

Čeprav lahko namenske naprave dovajajo napetost na čip DSP po določenem vrstnem redu, ne more izvajati drugih funkcij. Manjše mikrokontrolerje nizke porabe je mogoče razvrstiti in spremljati glede na napajalno napetost ter izvajati naloge nadzora moči (slika 2). V tem primeru programska oprema zažene tri tokokroge regulatorja napajanja v ustreznem vrstnem redu.

MCU uporablja svoj notranji ADC za preizkušanje ustrezne napetosti, ko so ustrezne napajalne tirnice. Ko celotno vezje ne želi čipa DSP, lahko MCU priloži regulator, da zapre DSP. Pravzaprav lahko MCU komunicira s tlačno krmiljenim oscilatorjem za nadzor napetosti in frekvence DSP ali urno frekvenco DSP za nadzor komunikacije PLL.

Zato, ko DSP dokonča računalniško gosto nalogo, nastavljiva ura MCU pretvori DSP v stanje pripravljenosti, da prihrani porabo energije. MCU za dvosmerno spremljanje preizkusi DSP, da razume njegovo zasedenost. V tem načinu MCU deluje kot pametni krmilnik.

Po drugi strani lahko DSP bere in piše MCU. Tako se lahko DSP uporablja glede na uporabo, obvestite MCU, da zmanjša ali izboljša uro DSP. Z uporabo MCU za dokončanje drugih nalog, ki jih DSP običajno dosežejo v sistemu z eno samo rešitvijo, lahko oblikovalci pridobijo tudi več koristi.

Na primer, pri razreševanju delovanja tipkovnice MCU porabi manj energije kot DSP. MCU pošlje prekinitveni signal DSP-ju šele po preizkusu delovanja gumba ali sprostitvi gumba. Na ta način pomaga pri prekomerni porabi toka, ki jo povzroči udarec za udarcem, kar je pogosto pri nekaterih ročni opremi.

Za dodatno razbremenitev čipa DSP lahko MCU zagotovi: pogonsko vezje standard SPI, UART in I2C vrata za radiofrekvenčno komunikacijo periferni vmesnik vezje za upravljanje baterije univerzalna V/I vrata omenjena zgoraj in prej Vsaka periferna naprava lahko MCU samodejno zažene iz načina nizke porabe. Zato MCU ne nadaljuje z anketiranjem perifernih naprav, da bi ugotovil, kateri naj služi, niti največje porabe energije za izvedbo naloge. Zagnale se bodo zunanje naprave.

Vsak milivat pri nizki porabi energije je zelo dragocen. Nazadnje, oblikovalci ne temeljijo na celovitih premislekih med izračuni, meritvami in funkcijami ter delovanjem DSP ali MCU-jev in uporabljajo eno ali dve Sature.