Jinsi ya kutumia usanidi mbili kwa kutumia muda mrefu wa maisha ya betri

著者：Iflowpower – Nhà cung cấp trạm điện di động

Wabunifu wengi wa mfumo wanaamini kuwa matumizi ya nguvu yanayotumiwa na chip moja ni chini ya chips mbili. Awali, ni rahisi sana: mawasiliano ya chip hutumia matumizi ya nguvu zaidi kuliko chip moja, kuna transistors zaidi kwenye chips zote mbili, kwa hiyo kuna mikondo zaidi ya uvujaji na chip moja yenye kazi sawa. Lakini teknolojia ya matumizi ya nguvu imetoa aina hii ya mtazamo wa jadi.

Wabunifu wa DSP huunganisha vipengele zaidi, kama vile vichapuzi, moduli za mawasiliano, na vifaa vya pembeni vya mtandao kwenye chipu ya DSP, na kufanya chip hiyo kuwa muhimu zaidi kwa wahandisi. Lakini chip hii yenye nguvu zaidi itatumia matumizi ya nguvu zaidi kuliko kazi hii katika kukamilisha usimamizi rahisi wa ndani au kazi za ufuatiliaji. Mara nyingi, mbuni hawezi tu kuwezesha vipengele vinavyohitajika kwenye chipu ya DSP.

Katika baadhi ya matumizi, kidhibiti kidogo (MCU) kinaweza kufanya kazi sawa ya ufuatiliaji wa mfumo, na kutumia matumizi kidogo ya nishati kuliko DSP. Kwa hivyo, usanifu wa chip mbili: DSP na MCU pia inawezekana. Kwa hivyo, tumia DSP ya nguvu ya chini kama suluhisho kuu, MCU nyingine yenye nguvu ya chini kama kifuatilia mfumo, inaweza kupanua muda wa matumizi ya betri inayotumiwa na DSP moja ili kukamilisha kazi sawa.

Ili kusaidia kuokoa nishati, wahandisi wanapaswa kuzingatia vipengele vifuatavyo wakati wa kuchagua DSP: tafuta kumbukumbu kubwa ya juu ya chip. DSP hutumia matumizi zaidi ya nishati kila wakati inapofikia kumbukumbu ya nje ya chip. DRAM ya nje huhifadhi matumizi ya nguvu mara kwa mara, ambayo hutumia nishati ya umeme ya betri.

Chagua DSP ambayo inaweza kuanza na kufungwa vifaa vya pembeni. Baadhi ya DSP zinaweza kuzima kiotomatiki kwenye vifaa vya pembeni visivyotumika kwenye chip, ambavyo hutoa udhibiti na utumiaji wa nguvu za mikoa mbalimbali. Chagua DSP inayowezesha hali mbalimbali za kusubiri katika viwango tofauti vya nishati.

Ugavi wa nishati nyingi huokoa matumizi zaidi ya nishati. Chagua DSP kwa programu ya usanidi ambayo huongeza matumizi ya nishati na kupunguza matumizi ya nishati. Chombo kinapaswa kuwafanya watengenezaji kubadili kwa urahisi voltage na mzunguko wa chip, kudhibiti hali ya nguvu, kuwasaidia kutathmini na kutenganisha taarifa za matumizi ya nguvu.

MCU hutumia sasa kidogo katika baadhi ya MCU katika baadhi ya matumizi, mchakato wa semiconductor yenye nguvu ya chini hupunguza uvujaji wa transistor ili kusaidia wabuni wa chip kuboresha utendakazi wa nishati kidogo. Kwa bahati mbaya, matumizi ya chini ya nishati yatapunguza utendakazi wa MCU. Kwa mfano, TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU hutumia sasa 500NA katika hali ya kusubiri, mzunguko wa saa wa juu ni 16MHz.

Masafa ya juu ya saa inayoendeshwa katika TMS320C5506DSP ni 108MHz, hutumia 10 katika hali ya kusubiriµMkondo. Hii inatangaza kwamba hutumia mara 20 zaidi ya MSP430.

Kutoka kwa maendeleo ya zamani, pembeni ya ndani ya MCU imedhibitiwa na programu, ambayo ni dhahiri kudumisha hali ya CPU. Lakini kiendeshi kipya cha kukatiza (Interrupt-Driven) kiko pembeni kwa uendeshaji mdogo wa programu, huruhusu MCU kuweka hali ya kusubiri kwa muda mrefu. Chukua maunzi ya kigeuzi cha moduli ya ndani (ADC) kama mfano, inachanganua kiotomatiki chaneli ya ingizo, kuwezesha ubadilishaji, na kutekeleza utumaji wa DMA ili kutatua kazi iliyopokelewa ya sampuli ya data.

Matokeo yake, ADC inakaribia kujiendesha yenyewe. CPU hutumia muda mdogo sana kwa huduma yake ya usambazaji, na MCU huokoa matumizi ya nguvu. Mahitaji ya nguvu ya kupunguza saa nyingi muundo wa mfumo wa saa wa MCU pia unaweza kusaidia kupunguza matumizi ya nishati.

Mchoro wa mzunguko katika Mchoro 1 unaonyesha saa mbili zinazofanya kazi kwa fuwele moja. MCU kwa kawaida hutumia fuwele ya 32kHz, lakini si lazima izae mawimbi ya saa ya ndani, saa ya mfumo (MCLK), na mawimbi ya saa ya pili (ACLK). Kwa kawaida, fuwele huzalisha tu ishara za ACLK.

Uchimbaji wa nishati ya chini wa MCU kwa kutumia saa ya ziada ya 32kHz ambayo kwa wakati mmoja huendesha saa ya muda halisi ya MCU, kidhibiti cha kasi cha juu cha kidhibiti kidijitali (DCO) hutoa mawimbi ya saa ya mfumo kwa CPU na vifaa vya pembeni vya kasi ya juu. DCO inaweza kutoa mawimbi ya saa kwa njia kadhaa, kila moja ikiwa na sifa tofauti za utendakazi na matumizi ya nguvu. Kutoka kwa matumizi ya nishati ya chini hadi ya juu, aina hizi za saa zina vidhibiti vya nishati ya chini (VLO), fuwele za 3kHz hadi DCO.

Ili kupunguza matumizi ya nishati, mtengenezaji hutumia saa ya chini kabisa (VLO au kioo cha 32kHz) katika hali ya kutofanya kitu, na hutambua masafa ya juu ya DCO anapotumia shughuli itakayotumiwa kwenye CPU. DCO inaweza kuwa chini ya 1µWakati wa wakati wa S huingia katika hali ya kazi na ni thabiti kabisa. Uwezo huu unaowashwa papo hapo huokoa muda na matumizi ya nishati.

Kumbuka kuwa kutumia saa za masafa ya chini katika utatuzi wa shughuli kutatumia matumizi zaidi ya nishati kuliko kubadili saa za kasi zaidi. Katika hali ya juu ya kutumia nishati, kengele za muda wa masafa ya chini CPU hutumia muda zaidi kwenye kazi mahususi. Mbali na kutumia matumizi ya nguvu ya kuokoa saa ya kasi ya chini kwenye vifaa fulani vya pembeni, MSP430MCU pia hutoa vidhibiti vya nguvu vya chini sana ili kutoa mawimbi ya ACLK.

Chini ya hali yake ya kusubiri ya nguvu (LPM3), MSP430MCU kwa kawaida hutumia chini ya 1 katika uendeshaji wa ACLK na majimbo yote yaliyowashwa yaliyokatizwa.µMkondo. Kwa hivyo, MCU za nguvu za chini hutumia nishati kidogo kuliko DSP wakati wa saa halisi au chaji ya betri ya usimamizi.

Zaidi ya hayo, misheni kwa MCU inaweza pia kuachiliwa na DSP ili kuifanya itekelezwe kuashiria majukumu ya utatuzi. Wahandisi wa matokeo ya kuokoa matumizi ya nishati wanaweza kuona muundo wa mahitaji mawili ili kufikia matokeo bora. Hebu fikiria mfumo unaotegemea DSP ya hali ya juu kutatua kazi za ufuatiliaji.

Suluhisho hili hivi karibuni litatumia betri ya AA ya nickel-hydrogen ya 2,500mAh. Ikiwa matumizi ya sasa ya sare ni 10mA, betri mbili za mfululizo zitaisha ndani ya siku 10.5.

Matumizi ya Mgawanyiko Mara Mbili ili kupunguza mkondo hadi 1mA, ili betri iongezwe hadi siku 120. MCU katika mfumo wa utatuzi-mbili ni kupunguza matumizi ya nishati, baadhi ya mfumo au vitendaji vya ufuatiliaji vinavyoweza kutatuliwa ni pamoja na: Matengenezo ya Saa ya Saa Halisi Umuhimu wa Kupanga Nishati na Weka Upya Kibodi au Udhibiti wa Maonyesho ya Usimamizi wa Kiolesura cha Binadamu Udhibiti wa Maonyesho ya DSP Nishati ya DSP nyingi Wingi wa reli za umeme za usambazaji wa umeme hutumika kwa mpangilio maalum ili kuhakikisha kazi ya kawaida katika DSP na pembeni. Kwa kawaida, nyimbo hizi zinaendeshwa kwa wakati mmoja na msingi (CPU) na kumbukumbu ya DDR na vifaa vya I / O.

Ingawa vifaa vilivyojitolea vinaweza kutumia voltage kwenye chipu ya DSP kwa mpangilio maalum, haiwezi kufanya kazi zingine. MCU ndogo za nguvu za chini zinaweza kupangwa na kufuatiliwa kwa voltage ya usambazaji wa nguvu, na kufanya kazi za udhibiti wa nguvu (Mchoro 2). Katika kesi hii, programu huanza nyaya tatu za udhibiti wa usambazaji wa nguvu kwa utaratibu unaofaa.

MCU hutumia ADC yake ya ndani ili kujaribu volti inayofaa wakati reli ya nguvu husika inaporejelea. Wakati sakiti jumla haitaki chipu ya DSP, MCU inaweza kuambatanisha kidhibiti ili kufunga DSP. Kwa kweli, MCU inaweza kuwasiliana na oscillator inayodhibitiwa na shinikizo ili kudhibiti voltage na mzunguko wa DSP, au mzunguko wa saa ya DSP ya kudhibiti mawasiliano ya PLL.

Kwa hivyo, DSP inapomaliza kazi mnene ya kukokotoa, saa inayoweza kubadilishwa ya MCU inabadilisha DSP kuwa hali ya kusubiri ili kuokoa matumizi ya nishati. Ufuatiliaji wa njia mbili wa MCU mtihani wa DSP ili kuelewa hali yake ya shughuli nyingi. Katika hali hii, MCU inafanya kazi kama kidhibiti mahiri.

Kwa upande mwingine, DSP inaweza kusoma na kuandika MCU. Kwa hivyo DSP inaweza kutumika kulingana na matumizi, ijulishe MCU kupunguza au kuboresha saa ya DSP. Kwa kutumia MCU kukamilisha kazi zingine ambazo DSPs kawaida hufikia katika mfumo mmoja wa suluhisho, wabunifu wanaweza pia kupata manufaa zaidi.

Kwa mfano, wakati wa kutatua uendeshaji wa kibodi, MCU hutumia matumizi ya nguvu kidogo kuliko DSP. MCU hutuma tu ishara ya kukatiza kwa DSP baada ya kujaribu kitendo cha kitufe au kutolewa kwa kitufe. Njia hii husaidia matumizi ya sasa ya kupita kiasi yanayosababishwa na hit na hit, hali hii mara nyingi nje katika baadhi ya vifaa handheld.

Ili kupunguza zaidi mzigo wa chipu ya DSP, MCU inaweza kusambaza: kiwango cha mzunguko wa kuendesha gari SPI, UART, na bandari za I2C kwa mawasiliano ya masafa ya redio ya kiolesura cha usimamizi wa betri mzunguko wa bandari wa I/O uliotajwa hapo juu na uliopita Kila pembeni, MCU inaweza kuanza kiatomati kutoka kwa hali ya chini ya nguvu. Kwa hiyo, MCU haiendelei kuvichagulia kura za pembeni ili kubaini ni yupi wa kuhudumia, wala matumizi ya juu zaidi ya nguvu katika kutekeleza kazi hiyo. Vifaa vya pembeni vitaanza.

Kila milliwat katika matumizi ya chini ya nguvu ni ya thamani sana. Hatimaye, wabunifu hawategemei mazingatio ya kina kati ya hesabu, kipimo, na utendakazi na kuendesha DSP au MCU, na hutumia Satures moja au mbili zinazotumika.