Чӣ тавр истифода бурдани танзимоти дугона бо истифодаи мӯҳлати тӯлонии батарея

Аўтар: Iflowpower - Cyflenwr Gorsaf Bŵer Cludadwy

Бисёре аз тарроҳони система боварӣ доранд, ки масрафи нерӯи аз ҷониби як чип истеъмолшуда аз ду чип камтар аст. Дар ибтидо, ин хеле содда аст: алоқаи чипӣ нисбат ба як чипи ягона истеъмоли бештари нерӯи барқро истеъмол мекунад, дар ҳарду микросхемаҳои транзисторҳо зиёданд, бинобар ин ҷараёнҳои ихроҷ бо як чип бо як функсия вуҷуд доранд. Аммо технологияи истеъмоли нерӯи барқ ​​ба ин гуна нуқтаи назари анъанавӣ дод.

Дизайнерҳои DSP хусусиятҳои бештар, аз қабили суръатбахшҳо, модулҳои коммуникатсионӣ ва периферии шабакаро ба чипи DSP муттаҳид мекунанд ва чипро барои муҳандисон муфидтар мегардонанд. Аммо ин чипи пурқувваттар нисбат ба ин вазифа ҳангоми иҷрои вазифаҳои оддии дохили хонагӣ ё мониторинг масрафи бештари нерӯи барқро сарф мекунад. Дар бисёр ҳолатҳо, тарроҳ наметавонад танҳо хусусиятҳои дар чипи DSP заруриро фаъол созад.

Дар баъзе истифодаҳо, микроконтроллер (MCU) метавонад як вазифаи мониторинги системаро иҷро кунад ва нисбат ба DSP камтар қувваи барқро истеъмол кунад. Ҳамин тариқ, меъмории чипи дукарата: DSP ва MCU низ имконпазир аст. Аз ин рӯ, як DSP-и камқувватро ҳамчун як ҳалли асосӣ истифода баред, MCU-и дигари камқувватро ҳамчун монитори система истифода баред, метавонад мӯҳлати батареяро аз ҷониби як DSP истеъмол кунад, то як вазифаро иҷро кунад.

Барои сарфаи нерӯи барқ, муҳандисон бояд ҳангоми интихоби DSP омилҳои зеринро ба назар гиранд: хотираи иқтидори калонтари чипро ҷустуҷӯ кунед. Ҳангоми дастрасӣ ба хотираи берунии чип DSP ҳамеша масрафи бештари нерӯи барқро истеъмол мекунад. DRAM-и беруна истеъмоли доимии қувваи барқро нигоҳ медорад, ки энергияи барқи батареяро истеъмол мекунад.

DSP-ро интихоб кунед, ки дастгоҳҳои перифериро оғоз ва пӯшидан мумкин аст. Баъзе DSP-ҳо метавонанд ба таври худкор таҷҳизоти ғайрифаъол дар чипҳоро хомӯш кунанд, ки вилоятҳои гуногуни назорат ва масрафи барқро таъмин мекунанд. DSP-ро интихоб кунед, ки ҳолати гуногуни интизориро дар сатҳҳои гуногуни барқ ​​имкон медиҳад.

Таъмини бисёрҷонибаи барқ ​​сарфи бештари нерӯи барқро сарфа мекунад. Барои нармафзори таҳия, ки масрафи барқро оптимизатсия мекунад ва масрафи нерӯро кам мекунад, DSP-ро интихоб кунед. Восита бояд таҳиягаронро водор кунад, ки шиддат ва басомади чипро ба осонӣ тағир диҳанд, вазъи нерӯи барқро идора кунанд, ба онҳо дар арзёбӣ ва тақсим кардани иттилооти масрафи нерӯи барқ ​​​​ёрӣ расонанд.

MCU дар баъзе истифодаҳо ҷараёнҳои камро дар баъзе MCU-ҳо истеъмол мекунад, раванди нимноқилҳои камқувват ҷараёни ихроҷи транзисторро коҳиш медиҳад, то ба тарроҳони чип дар оптимизатсияи кори камқувват кӯмак расонад. Мутаассифона, истеъмоли ками нерӯи барқ ​​кори MCU-ро маҳдуд мекунад. Масалан, TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU дар ҳолати интизорӣ 500NA ҷараёнро истеъмол мекунад, басомади максималии соат 16 МГс аст.

Басомади максималии соат, ки дар TMS320C5506DSP кор мекунад 108 МГс аст, дар ҳолати интизорӣ 10-ро истеъмол мекунадµЯк ҷорӣ. Ин эълом мекунад, ки он нисбат ба MSP430 20 маротиба зиёдтар истеъмол мекунад.

Аз рушди гузашта, периферии дохилии MCU аз ҷониби нармафзор назорат карда мешавад, ки барои нигоҳ доштани ҳолати CPU имкон дорад. Аммо диски нави қатъкунӣ (Interrupt-Driven) барои хароҷоти камтари нармафзор периферӣ аст ва ба MCU имкон медиҳад, ки дар аксар вақт ҳолати интизориро нигоҳ дорад. Таҷҳизоти табдилдиҳандаи модули дохилӣ (ADC) -ро ҳамчун мисол гиред, он ба таври худкор канали вурудро скан мекунад, табдили триггер ва интиқоли DMA-ро барои ҳалли вазифаи гирифташудаи намунагирӣ иҷро мекунад.

Дар натиҷа, ADC қариб ба таври худкор кор мекунад. CPU танҳо барои хидматрасонии худ вақти хеле камро истифода мебарад ва MCU масрафи нерӯро сарфа мекунад. Талаботи чандкаратаи коҳиши нерӯи соат тарҳрезии системаи соати MCU инчунин метавонад ба кам кардани масрафи нерӯ кӯмак расонад.

Дар диаграммаи схема дар расми 1 нишон дода шудааст, ки ду соат бо як кристалл кор мекунанд. MCU одатан кристали 32 кГц-ро истифода мебарад, аммо ҳатман сигналҳои соати дохилӣ, соати системавӣ (MCLK) ва сигналҳои соати дуввум (ACLK) тавлид намекунад. Одатан, кристаллҳо танҳо сигналҳои ACLK тавлид мекунанд.

Истихроҷи камқуввати MCU бо истифода аз соати ёрирасони 32 кГц, ки ҳамзамон соати воқеии MCU-ро идора мекунад, осциллятори назорати рақамии баландсуръат (DCO) сигнали соати системаро барои CPU ва периферии баландсуръат тавлид мекунад. DCO метавонад сигналҳои соатро бо чанд роҳ тавлид кунад, ки ҳар кадоми онҳо дорои хусусиятҳои гуногуни иҷроиш ва истеъмоли қувваи барқ ​​мебошанд. Ин режимҳои соат аз кам истеъмоли қувваи барқ ​​​​ва осцилляторҳои ултра камқувват (VLO), кристаллҳои 3 кГц то DCO доранд.

Бо мақсади кам кардани истеъмоли қувваи барқ, тарроҳон соати пасттаринро (VLO ё кристалл 32 кГц) дар ҳолати бекор истифода мебарад ва ҳангоми истифодаи фаъолияте, ки барои CPU истифода мешавад, DCO басомади баландро амалӣ мекунад. DCO метавонад аз он камтар бошад 1µВақти вақти S ба ҳолати фаъол дохил мешавад ва комилан устувор аст. Ин қобилияти фаврӣ фаъолшуда вақт ва қувваи барқро сарфа мекунад.

Дар хотир доред, ки истифодаи соатҳои камқуввати басомади паст дар ҳалли фаъолият нисбат ба гузаштан ба соатҳои тезтар истеъмоли қувваи бештарро сарф мекунад. Дар ҳолати баландтари нерӯи барқ, вақти басомади паст занг мезанад, CPU вақти бештарро барои иҷрои вазифаи мушаххас сарф мекунад. Илова ба истифодаи масрафи қувваи камсуръати каммасраф дар баъзе периферияҳо, MSP430MCU инчунин осцилляторҳои ултра камқувватро барои тавлиди сигнали ACLK таъмин мекунад.

Дар ҳолати қувваи интизории худ (LPM3), MSP430MCU одатан дар амалиёти ACLK камтар аз 1 ва ҳама ҳолатҳои қатъии фаъолро истеъмол мекунадµЯк ҷорӣ. Аз ин рӯ, MCU-ҳои камқувват дар вақти вақти воқеӣ ё пуркунии батареяи идоракунӣ нисбат ба DSP қувваи камтар истеъмол мекунанд.

Ғайр аз он, миссия дар MCU инчунин метавонад аз ҷониби DSP озод карда шавад, то онро иҷрошаванда барои сигнали вазифаҳои ҳалли мушкилот гардонад. Муҳандисони сарфаҷӯии қувваи барқ ​​метавонанд тарҳи дучандро бубинанд, то ба натиҷаҳои аъло ноил гарданд. Системаеро тасаввур кунед, ки барои ҳалли вазифаҳои мониторинг ба DSP-и баландтарин такя мекунад.

Ин ҳалли ба наздикӣ батареяи 2,500 мАч никел-гидрогени АА истифода хоҳад кард. Агар истеъмоли якхелаи ҷорӣ 10 мА бошад, ду батареяи силсила дар давоми 10,5 рӯз тамом мешаванд.

Дучанд тақсимкунӣ барои кам кардани ҷараёни то 1мА истифода баред, то батарея то 120 рӯз дароз карда шавад. MCU дар системаи ҳалли дуҷониба кам кардани истеъмоли нерӯи барқ ​​аст, баъзе системаҳо ё функсияҳои мониторинг, ки онҳоро ҳал кардан мумкин аст, иборатанд аз: Таъмини барқ ​​дар вақти воқеӣ Аҳамияти барқ ​​​​ва аз нав танзим кардани клавиатура ё идоракунии интерфейси инсонӣ Намоиши идоракунии батареяи DSP. Қувваи бисёр DSPs Як қатор рельсҳои қувваи барқ ​​​​бо тартиби муқарраршуда ва таъмини кори мӯътадил дар DSP истифода мешаванд. Одатан, ин трекҳо ҳамзамон бо хотираи аслӣ (CPU) ва DDR ва дастгоҳҳои I/O таъмин карда мешаванд.

Гарчанде ки дастгоҳҳои ҷудошуда метавонанд бо тартиби муқарраршуда ба чипи DSP шиддатро татбиқ кунанд, он дигар вазифаҳоро иҷро карда наметавонад. MCU-ҳои хурдтари камқувват метавонанд аз рӯи шиддати таъминоти барқ ​​ҷудо ва назорат карда шаванд ва вазифаҳои назорати барқро иҷро кунанд (Расми 2). Дар ин ҳолат, нармафзор се схемаи танзимкунандаи таъминоти барқро бо тартиби мувофиқ оғоз мекунад.

MCU ADC-и дохилии худро барои санҷиши шиддати мувофиқ ҳангоми релсҳои барқии мувофиқ истифода мебарад. Вақте ки схемаи умумӣ чипи DSP-ро намехоҳад, MCU метавонад танзимкунандаро барои бастани DSP пӯшонад. Дарвоқеъ, MCU метавонад бо осциллятори аз фишор идорашаванда муошират кунад, то шиддат ва басомади DSP ё басомади соатии идоракунии алоқаи PLL DSP-ро назорат кунад.

Аз ин рӯ, вақте ки DSP вазифаи зиччи ҳисобкуниро анҷом медиҳад, соати танзимшавандаи MCU барои сарфаи масрафи нерӯ DSP-ро ба ҳолати интизорӣ табдил медиҳад. Мониторинги дуҷонибаи MCU DSP-ро озмоиш мекунад, то вазъияти бандашро дарк кунад. Дар ин режим, MCU ҳамчун контролери интеллектуалӣ кор мекунад.

Аз тарафи дигар, DSP метавонад MCU-ро хонда ва нависад. Ҳамин тавр, DSP-ро мувофиқи истифода истифода бурдан мумкин аст, ба MCU хабар диҳед, то соати DSP-ро кам ё беҳтар кунад. Истифодаи MCU барои анҷом додани дигар вазифаҳое, ки DSP одатан дар як системаи ҳалли ягона ба даст меоранд, тарроҳон инчунин метавонанд манфиатҳои бештар ба даст оранд.

Масалан, ҳангоми ҳалли кори клавиатура, MCU нисбат ба DSP камтар қувваи барқро сарф мекунад. MCU танҳо пас аз санҷиши амали тугма ё озод кардани тугма сигнали қатъро ба DSP мефиристад. Ин роҳ ба истеъмоли аз ҳад зиёди ҷорӣ, ки дар натиҷаи зарбаи зарба ба вуҷуд омадааст, кӯмак мекунад, ки ин ҳолат аксар вақт дар баъзе таҷҳизоти дастӣ рух медиҳад.

Барои минбаъд сабук кардани сарбории чипи DSP, MCU метавонад таъмин намояд: схемаи ронандагии стандартии SPI, UART ва I2C портҳои алоқаи периферии идоракунии батареяи периферии портҳои универсалии I/O, ки дар боло ва қаблӣ зикр шудаанд Ҳар як перифери, MCU метавонад ба таври худкор аз ҳолати кам қувваи барқ ​​оғоз кунад. Аз ин рӯ, MCU пурсишро дар периферияҳо идома намедиҳад, то муайян кунад, ки кадоме аз онҳо хидмат кунад ва ҳадди аксар истеъмоли қувваи барқ ​​​​барои иҷрои вазифа. Дастгоҳҳои периферӣ оғоз мешаванд.

Ҳар як милливат дар истеъмоли қувваи барқ ​​хеле қиматбаҳост. Ниҳоят, тарроҳон ба мулоҳизаҳои ҳамаҷонибаи байни ҳисобҳо, андозагирӣ ва функсияҳо ва корбарии DSP ё MCU асос намедиҳанд ва як ё ду Sature-ро дар истифода истифода мебаранд.