Uzun pil ömrüyle çift kurulum nasıl kullanılır

著者：Iflowpower – ຜູ້ຜະລິດສະຖານີພະລັງງານແບບພົກພາ

Birçok sistem tasarımcısı tek bir çipin tükettiği güç miktarının iki çipin tükettiği güç miktarından daha az olduğuna inanmaktadır. Aslında çok basit: Çip haberleşmesi tek bir çipe göre daha fazla güç tüketir, her iki çipte de daha fazla transistör vardır, dolayısıyla aynı işlevi gören tek çipte daha fazla kaçak akım olur. Ama güç tüketim teknolojisi bu tür geleneksel bakış açısını kazandırdı.

DSP tasarımcıları, hızlandırıcılar, iletişim modülleri ve ağ çevre birimleri gibi daha fazla özelliği DSP çipine entegre ederek çipi mühendisler için daha kullanışlı hale getirir. Ancak bu daha güçlü çip, basit şirket içi yönetim veya izleme görevlerini yerine getirirken bu görevden daha fazla güç tüketecektir. Çoğu durumda tasarımcı sadece DSP çipinde ihtiyaç duyulan özellikleri etkinleştirmekle yetinemez.

Bazı kullanımlarda mikrodenetleyici (MCU) aynı sistem izleme görevini gerçekleştirebilir ve DSP&39;den daha az güç tüketebilir. Yani çift çipli mimari: DSP ve MCU da mümkündür. Bu nedenle, ana çözüm olarak düşük güç tüketimli bir DSP, sistem monitörü olarak başka bir düşük güç tüketimli MCU kullanmak, aynı görevi tamamlamak için tek DSP&39;nin tükettiği pil ömrünü uzatabilir.

Güç tasarrufuna yardımcı olmak için, mühendisler DSP seçerken aşağıdaki faktörleri göz önünde bulundurmalıdır: Daha büyük kapasiteli yonga üstü bellek arayın. DSP, çipin dış belleğine erişirken her zaman daha fazla güç tüketimi yapar. Harici DRAM, pilin elektrik enerjisini tüketen sabit güç tüketimini depolar.

Başlatılabilen ve kapatılabilen çevre birimlerini seçin. Bazı DSP&39;ler, çeşitli kontrol ve güç tüketim bölgeleri sağlayan, devre dışı bırakılmış yonga üstü çevre birimlerini otomatik olarak kapatabilir. Farklı güç seviyelerinde çeşitli bekleme durumlarına olanak sağlayan bir DSP seçin.

Çoklu güç kaynağı daha fazla enerji tüketimi tasarrufu sağlar. Güç tüketimini optimize eden ve azaltan geliştirme yazılımı için DSP&39;yi seçin. Araç, geliştiricilerin çipin voltajını ve frekansını kolayca değiştirebilmelerini, güç durumunu yönetebilmelerini, güç tüketimi bilgilerini değerlendirip ayrıştırmalarına yardımcı olmalı.

Bazı kullanımlarda MCU&39;lar daha az akım tüketir, düşük güç yarı iletken işlemi transistör sızıntı akımını azaltarak çip tasarımcılarının düşük güç operasyonunu optimize etmesine yardımcı olur. Düşük güç tüketimi maalesef MCU performansını sınırlayacaktır. Örneğin, bir TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU bekleme modunda 500NA akım tüketir, maksimum saat frekansı 16MHz&39;dir.

TMS320C5506DSP&39;de çalışan maksimum saat frekansı 108MHz&39;dir, bekleme modunda 10 tüketirµBir akım. Bu da MSP430&39;a göre 20 kat daha fazla güç tükettiğini ifade ediyor.

Geçmişten günümüze, dahili MCU çevre birimi, CPU&39;nun durumunu korumak için durumlanabilir olan yazılım tarafından kontrol ediliyordu. Ancak yeni kesme sürücüsü (Interrupt-Driven) daha az yazılım yükü için çevreseldir ve MCU&39;nun çoğu zaman bekleme modunda kalmasını sağlar. Örnek olarak dahili modül dönüştürücü (ADC) donanımını ele alalım; bu donanım, giriş kanalını otomatik olarak tarar, dönüşümü tetikler ve alınan veri örnekleme görevini çözmek için DMA iletimini yürütür.

Sonuç olarak ADC neredeyse kendiliğinden çalışmaya başlıyor. CPU besleme hizmeti için çok az zaman harcarken, MCU güç tüketiminden tasarruf sağlar. Çoklu saat azaltma güç gereksinimleri MCU saat sistemi tasarımı aynı zamanda güç tüketimini azaltmaya da yardımcı olabilir.

Şekil 1&39;deki devre şeması, tek bir kristal tarafından çalıştırılan iki saati göstermektedir. MCU genellikle 32kHz kristal kullanır, ancak dahili saat sinyalleri, sistem saati (MCLK) ve ikincil saat (ACLK) sinyalleri üretmesi gerekmez. Kristaller genellikle sadece ACLK sinyalleri üretirler.

MCU&39;nun düşük güç çıkarımı, aynı anda MCU gerçek zamanlı saatini çalıştıran 32kHz yardımcı saati, yüksek hızlı dijital kontrol osilatörü (DCO) CPU ve yüksek hızlı çevre birimleri için bir sistem saat sinyali üretir. DCO, saat sinyallerini çeşitli yollarla üretebilir; her birinin performans ve güç tüketimi özellikleri farklıdır. Düşükten yükseğe güç tüketimine kadar, bu saat modları ultra düşük güç osilatörlerine (VLO), 3kHz kristallere ve DCO&39;ya sahiptir.

Güç tüketimini azaltmak için tasarımcı boşta modunda en düşük saati (VLO veya 32kHz kristal) kullanırken, aktiviteyi CPU&39;ya uygularken yüksek frekanslı DCO gerçekleştiriyor. DCO daha az olabilir 1µS&39;nin zamanı aktif duruma girer ve tam olarak kararlıdır. Anında etkinleştirilen bu yetenek zamandan ve güç tüketiminden tasarruf sağlar.

Etkinlik çözünürlüğünde düşük frekanslı, düşük güç tüketimli saatlerin kullanılmasının, daha hızlı saatlere geçiş yapmaktan daha fazla güç tüketeceğini unutmayın. Daha yüksek güç tüketim modunda, düşük frekanslı zaman zilleri CPU&39;nun belirli bir göreve daha fazla zaman harcamasına neden olur. MSP430MCU, belirli çevre birimlerinde düşük hız saat tasarrufu sağlayan güç tüketiminin yanı sıra, ACLK sinyali üretmek için ultra düşük güç osilatörleri de sağlıyor.

Bekleme güç modunda (LPM3), MSP430MCU genellikle ACLK işleminde ve tüm kesinti etkin durumlarda 1&39;den az tüketirµBir akım. Bu nedenle düşük güç tüketimli MCU&39;lar gerçek zamanlı saat veya yönetim pili şarjı sırasında DSP&39;den daha az güç tüketirler.

Ayrıca MCU&39;ya verilen görev, DSP tarafından serbest bırakılarak sinyal çözümleme görevleri için çalıştırılabilir hale getirilebilir. Güç tüketiminde tasarruf sağlayan sonuçlar, mühendislerin mükemmel sonuçlar elde etmek için çift talepli tasarımı görmelerini sağlar. İzleme görevlerini çözmek için üst düzey DSP&39;ye dayanan bir sistemi hayal edin.

Bu çözümde yakında 2.500mAh nikel-hidrojen AA pil kullanılacak. Eğer homojen akım tüketimi 10mA ise, iki seri pil 10,5 gün içerisinde tükenecektir.

Çift Bölme Akımı 1mA&39;ya düşürmek için kullanılır, böylece pil 120 güne kadar uzatılır. Çift çözüm sistemindeki MCU güç tüketimini azaltmak için çözülebilen bazı sistem veya izleme işlevleri şunlardır: Gerçek Zamanlı Saat Bakımı Güç Sıralaması Güç Önemi ve Sıfırlama Klavye veya İnsan Arayüzü Yönetimi Pil Yönetimi Ekran Kontrolü DSP Gücü Birçok DSP Güç kaynağının birden fazla güç rayı, DSP ve çevre birimlerinde normal çalışmayı sağlamak için sabit bir sırayla uygulanır. Genellikle bu parçalar aynı anda çekirdek (CPU) ve DDR bellek ve G/Ç aygıtları tarafından çalıştırılır.

Adanmış aygıtlar sabit bir sırayla DSP çipine voltaj uygulayabilmelerine rağmen, diğer işlevleri yerine getiremezler. Daha küçük, düşük güçlü MCU&39;lar güç kaynağı voltajı açısından sıralanabilir, izlenebilir ve güç kontrol görevleri gerçekleştirilebilir (Şekil 2). Bu durumda yazılım uygun bir sıra ile üç adet güç kaynağı regülatör devresini çalıştırır.

MCU, ilgili güç rayları uygun voltajı test etmek için kendi dahili ADC&39;sini kullanır. Toplam devre DSP çipine ihtiyaç duymadığında, MCU regülatörü devre içine alarak DSP&39;yi kapatabilir. Aslında, MCU, DSP&39;nin voltajını ve frekansını veya PLL iletişim kontrol DSP&39;sinin saat frekansını kontrol etmek için basınç kontrollü osilatörle iletişim kurabilir.

Bu nedenle, DSP hesaplama yoğun görevini tamamladığında, MCU&39;nun ayarlanabilir saati güç tüketimini azaltmak için DSP&39;yi bekleme moduna geçirir. Çift yönlü izleme MCU testi DSP&39;nin meşgul durumunu anlamak için. Bu modda MCU akıllı kontrolcü olarak çalışmaktadır.

Öte yandan DSP, MCU’yu okuyup yazabilir. Böylece DSP kullanıma göre ayarlanabilir, MCU&39;ya DSP saat hızını düşürmesi veya iyileştirmesi bildirilebilir. Tasarımcılar, DSP&39;lerin tek bir çözüm sisteminde gerçekleştirdiği diğer görevleri MCU kullanarak da gerçekleştirerek daha fazla avantaj elde edebilirler.

Örneğin klavye işlemleri çözümlenirken MCU, DSP&39;ye göre daha az güç tüketir. MCU, düğmenin hareketini veya düğmenin bırakılmasını test ettikten sonra DSP&39;ye bir kesme sinyali gönderir. Bu şekilde darbe sonucu oluşan aşırı akım tüketiminin önüne geçilmiş olur, bu durum bazı el tipi cihazlarda sıklıkla görülür.

DSP çipinin yükünü daha da hafifletmek için MCU şunları sağlayabilir: sürüş devresi radyo frekansı iletişimi için standart SPI, UART ve I2C portları çevresel arayüz pil yönetim devresi yukarıda ve öncekilerde belirtilen evrensel G / Ç portları Her bir çevresel birim için MCU otomatik olarak düşük güç modundan başlayabilir. Dolayısıyla MCU, hangisine hizmet vereceğini belirlemek için çevre birimlerini yoklamaya devam etmez veya görevi yerine getirmek için gereken maksimum güç tüketimini belirlemez. Çevre birimleri başlayacak.

Düşük güç tüketiminde her miliwatt çok kıymetlidir. Son olarak, tasarımcılar hesaplamalar, ölçümler ve fonksiyonlar ile DSP veya MCU&39;ları çalıştırma arasında kapsamlı değerlendirmelere dayanmamakta ve bir veya iki Sature&39;ı kullanımda tutmaktadırlar.