Як використовувати подвійне налаштування з подовженим терміном служби батареї

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - ซัพพลายเออร์สถานีพลังงานแบบพกพา

Багато розробників систем вважають, що енергоспоживання одного чіпа менше, ніж споживання двох чіпів. Спочатку це дуже просто: комунікація чіпів споживає більше енергії, ніж окремий чіп, на обох чіпах більше транзисторів, тому з однокристальними з тією ж функцією є більше струмів витоку. Але технологія енергоспоживання надала таку традиційну точку зору.

Розробники DSP інтегрують у чіп DSP більше функцій, таких як прискорювачі, модулі зв’язку та мережеві периферійні пристрої, що робить чіп більш корисним для інженерів. Але цей потужніший чіп споживатиме більше енергії, ніж це завдання для виконання простих завдань внутрішнього керування чи моніторингу. У багатьох випадках розробник не може лише включити функції, необхідні в мікросхемі DSP.

У деяких цілях використання мікроконтролер (MCU) може виконувати те саме завдання моніторингу системи та споживати менше енергії, ніж DSP. Отже, архітектура подвійного чіпа: DSP і MCU також можлива. Таким чином, використання малопотужного DSP як основного рішення, іншого малопотужного MCU як системного монітора може подовжити час роботи батареї, що споживається одним DSP для виконання того самого завдання.

Щоб допомогти заощадити електроенергію, інженерам слід враховувати наступні фактори при виборі DSP: шукайте більшу ємність вбудованої пам’яті. DSP завжди споживає більше енергії під час доступу до зовнішньої пам’яті мікросхеми. Зовнішня DRAM зберігає постійне енергоспоживання, яке споживає електроенергію акумулятора.

Виберіть DSP, який можна запускати та закривати периферійні пристрої. Деякі DSP можуть автоматично вимикати живлення неактивних периферійних пристроїв на чіпі, що забезпечує різноманітні області керування та енергоспоживання. Виберіть DSP, який забезпечує різні режими очікування на різних рівнях потужності.

Багатофункціональний блок живлення економить більше енергії. Виберіть DSP для розробки програмного забезпечення, яке оптимізує енергоспоживання та зменшує енергоспоживання. Інструмент повинен дозволити розробникам легко змінювати напругу та частоту чіпа, керувати станом живлення, допомагати їм оцінювати та розкладати інформацію про енергоспоживання.

MCU споживає менше струму в деяких мікроконтролерах у деяких випадках, малопотужний напівпровідниковий процес зменшує струм витоку транзистора, щоб допомогти розробникам мікросхем оптимізувати роботу з низьким енергоспоживанням. На жаль, низьке енергоспоживання обмежить продуктивність MCU. Наприклад, TEXASINSTRUMENTSMSP430MCU споживає струм 500NA в режимі очікування, максимальна тактова частота 16MHz.

Максимальна тактова частота, що працює в TMS320C5506DSP, становить 108 МГц, споживає 10 в режимі очікуванняµСтрум. Це заявляє, що він споживає в 20 разів більше, ніж MSP430.

Починаючи з розробки минулого, внутрішня периферія MCU контролювалася програмним забезпеченням, яке може підтримувати стан ЦП. Але новий диск переривань (Interrupt-Driven) є периферійним, що зменшує програмні витрати, що дозволяє MCU зберігати режим очікування більшу частину часу. Візьмемо, наприклад, апаратне забезпечення внутрішнього перетворювача модулів (ADC), воно автоматично сканує вхідний канал, запускає перетворення та виконує передачу DMA для вирішення завдання вибірки отриманих даних.

В результаті АЦП працює майже спонтанно. Центральний процесор витрачає дуже мало часу на обслуговування, а мікроконтролер економить енергоспоживання. Вимоги до енергоспоживання з кількома тактовими частотами Конструкція тактової системи MCU також може допомогти зменшити енергоспоживання.

Принципова схема на малюнку 1 показує два годинники, що працюють від одного кристала. MCU зазвичай використовує кристал 32 кГц, але не обов’язково генерує внутрішні тактові сигнали, системні тактові сигнали (MCLK) і вторинні тактові сигнали (ACLK). Як правило, кристали генерують лише сигнали ACLK.

Витяг низької потужності MCU за допомогою допоміжного годинника 32 кГц, який одночасно керує годинником реального часу MCU, високошвидкісний цифровий керуючий генератор (DCO) генерує системний тактовий сигнал для ЦП і високошвидкісних периферійних пристроїв. DCO може генерувати тактові сигнали декількома способами, кожен з яких має різні характеристики продуктивності та енергоспоживання. Від низького до високого енергоспоживання, ці режими годинника мають генератори наднизької потужності (VLO), кристали 3 кГц до DCO.

Щоб зменшити енергоспоживання, розробник використовує найнижчу тактову частоту (VLO або кристал 32 кГц) у режимі очікування та реалізує високочастотний DCO під час використання діяльності, яка буде використовуватися для ЦП. DCO може бути менше ніж 1µЧас часу S переходить в активний стан і є повністю стабільним. Ця миттєва можливість заощаджує час і енергоспоживання.

Зауважте, що використання низькочастотних годинників із низьким енергоспоживанням у роздільній здатності активності споживатиме більше енергії, ніж перемикання на швидші годинники. У режимі високого енергоспоживання, низькочастотні сигнали часу ЦП витрачає більше часу на конкретне завдання. На додаток до низькошвидкісного енергоспоживання певними периферійними пристроями, MSP430MCU також постачає генератори наднизької потужності для генерації сигналу ACLK.

У режимі очікування (LPM3) MSP430MCU зазвичай споживає менше 1 під час роботи ACLK і в усіх станах з увімкненим перериванням.µСтрум. Таким чином, малопотужні мікроконтролери споживають менше енергії, ніж DSP, під час заряджання годинника реального часу або батареї керування.

Крім того, DSP також може звільнити місію до MCU, щоб зробити її виконуваною для завдань вирішення сигналів. Результати економії енергоспоживання Інженери можуть побачити дизайн подвійного запиту для досягнення відмінних результатів. Уявіть собі систему, яка покладається на висококласний DSP для вирішення завдань моніторингу.

Це рішення незабаром використовуватиме нікель-водневу батарею типу АА ємністю 2500 мАг. Якщо рівномірне споживання струму становить 10 мА, батареї двох серій розрядяться протягом 10,5 днів.

Dual Split Використовуйте для зменшення струму до 1 мА, щоб подовжити термін служби батареї до 120 днів. MCU у системі з подвійним рішенням призначений для зменшення споживання електроенергії. Деякі функції системи або моніторингу, які можна вирішити, включають: Обслуговування годинника реального часу Потужність Сортування Значення живлення та скидання Управління клавіатурою або людським інтерфейсом Управління батареєю Керування дисплеєм Потужність DSP Багато DSP Для забезпечення нормальної роботи DSP і периферійних пристроїв у фіксованому порядку використовується безліч ліній живлення джерела живлення. Як правило, ці треки одночасно живляться від ядра (ЦП) і пам&39;яті DDR і пристроїв вводу-виводу.

Хоча спеціальні пристрої можуть подавати напругу на мікросхему DSP у фіксованому порядку, вони не можуть виконувати інші функції. Менші малопотужні мікроконтролери можна сортувати та контролювати напругу джерела живлення, а також виконувати завдання керування живленням (рис. 2). У цьому випадку програмне забезпечення запускає три схеми регулятора живлення у відповідному порядку.

MCU використовує свій внутрішній АЦП для перевірки відповідної напруги, коли відповідні шини живлення. Якщо загальна схема не потребує мікросхеми DSP, MCU може включити регулятор, щоб закрити DSP. Насправді MCU може спілкуватися з генератором, керованим тиском, для керування напругою та частотою DSP або тактовою частотою DSP керування зв’язком PLL.

Таким чином, коли DSP завершує обчислювальну задачу, регульований годинник MCU перетворює DSP у режим очікування для економії споживання енергії. Двосторонній моніторинг MCU тестує DSP, щоб зрозуміти його стан зайнятості. У цьому режимі MCU працює як розумний контролер.

З іншого боку, DSP може читати та записувати MCU. Таким чином, DSP можна використовувати відповідно до використання, повідомте MCU, щоб зменшити або покращити тактовий сигнал DSP. Використовуючи MCU для виконання інших завдань, які DSP зазвичай виконують в одній системі рішення, дизайнери також можуть отримати більше переваг.

Наприклад, під час вирішення роботи клавіатури MCU споживає менше енергії, ніж DSP. MCU надсилає сигнал переривання до DSP лише після перевірки дії кнопки або відпускання кнопки. Цей спосіб допомагає усунути надмірне споживання струму, спричинене ударом за ударом, така ситуація часто зустрічається в деяких портативних пристроях.

Щоб ще більше зменшити навантаження на чіп DSP, MCU може забезпечувати: керуючу схему, стандартні порти SPI, UART і I2C для радіочастотного зв’язку, периферійний інтерфейс, схему керування батареєю, універсальні порти вводу/виводу, згадані вище та попередні. Кожен периферійний пристрій MCU може автоматично запускатися з режиму низького енергоспоживання. Таким чином, MCU не продовжує опитування периферійних пристроїв, щоб визначити, яке з них обслуговувати, а також максимальне споживання енергії для виконання завдання. Периферійні пристрої запустяться.

Кожен міліват при низькому енергоспоживанні дуже цінний. Нарешті, розробники не базуються на комплексних міркуваннях між обчисленнями, вимірюваннями та функціями та запуском DSP або MCU, а використовують один або два Sature.