Mikrokontroller uskunasining lityum batareyasining ishlash muddatini qanday uzaytirish mumkin

著者：Iflowpower – Mofani oa Seteishene sa Motlakase se nkehang

Elektr tish cho&39;tkasi, ustara, uyali telefon, shaxsiy raqamli yordamchi (PDA), MP3 pleer yoki masofadan boshqarish pulti bo&39;ladimi, batareya quvvat manbai kundalik hayotning bir qismiga aylanadi. Shuning uchun energiyani boshqarish bugungi kunning o&39;rnatilgan dizayn muhandislari uchun juda muhim narsadir. Umumjahon mavjud mikrokontrollerlar ko&39;plab uskunalarni qo&39;llashda dizayn muhandislari uchun ko&39;plab boshqaruv quvvati talablarini ta&39;minlaydi.

Turli xil MCU turlarining o&39;zlari bir qator joriy iste&39;mol va ko&39;plab energiya tejovchi xususiyatlarga ega. Biroq, mikrokontrollerga asoslangan dizaynda elektr ta&39;minotini boshqarish to&39;g&39;ri mikrokontroller kabi oddiy emas. Quvvatni boshqarish, shuningdek, joriy iste&39;mol va energiyani tejashni rivojlantirish strategiyalarini kamaytirish uchun MCU o&39;zidan foydalanishi kerak.

Tizim darajasida, siz tanlagan MCU mustaqil bo&39;lsa ham, ilovangiz batareyasining ishlash muddatini uzaytirish uchun ko&39;plab siyosatlardan foydalanishingiz mumkin. Ilova misoli: Simsiz velosiped kilometri Keyinchalik, simsiz velosiped millari misolida yaroqli quvvat boshqaruvini ko&39;rsatamiz. Kilometr uch qismli modullardan iborat: avtomobildagi boshqaruv paneli, g‘ildirakda joylashgan tezlik sensori va chavandoz dubulg‘asidagi displey.

Tezlik sensori velosiped tezligini boshqaruv paneliga qaytaradi, haydash tezligi, haydash kilometri, haydash vaqti, energiya sarfi kabi hisoblaydi va hisoblangan ma&39;lumotlarni displeyga uzatadi. Quyida 1-rasmda velosiped miltometrining boshqaruv panelining blok diagrammasi keltirilgan. 1-rasm: Simsiz velosiped millari Boshqaruv paneli blok diagrammasi bugungi MCU doimiy ravishda takomillashtirilgan quvvatni boshqarish xususiyatlarini ko&39;rsatadi.

Past quvvat rejimining yangi MCU geometriyasi chip maydonini kamaytirish uchun minimallashtiriladi, bu esa tranzistorning 3V yoki 3V kuchlanishdan to&39;g&39;ridan-to&39;g&39;ri foydalanishga bardosh bera olmasligiga olib keladi. Shuning uchun kuchlanishni kamaytirish uchun ichki mantiqda kuchlanish regulyatoridan foydalanish kerak. Afsuski, bu kuchlanish regulyatorlari MCU larning joriy iste&39;molini oshiradi.

Biroq, quvvat hajmi oqim bilan ko&39;paytiriladigan kuchlanishga teng bo&39;lganligi sababli, rostlagich bilan 1,8V dan 3V gacha bo&39;lgan tizim quvvat iste&39;moli hali ham rostlagichsiz 5V tizim quvvat sarfidan past bo&39;ladi. MCU quvvatni boshqarish rejimiga tayanadi, bu umumiy ish oqimlarini kamaytirish bilan birga sozlash quvvati va tezligini qo&39;llab-quvvatlaydi.

Yangi MCU tizimning moslashuvchanligini saqlab, ushbu talablarni qondirish uchun ko&39;plab kam quvvat rejimlarini ta&39;minlay oladi. Freescale-ning MC9S08GB60MCU to&39;rtta kam quvvat rejimiga ega: chuqurlikdagi to&39;xtash holati (STOP1), o&39;rtacha to&39;xtash holati (STOP2), engil to&39;xtash holati (STOP3) va ishga tushirish rejimi. Kutish rejimida quvvat sarfi protsessor soatini o&39;chirish orqali kamayadi, lekin tizim soati boshqa MCU tashqi qurilmalari tomonidan qo&39;llab-quvvatlanadi, masalan: Modes (AD) konvertori, taymer yoki ketma-ket aloqa moduli.

Ushbu rejim tashqi qurilmalarda quvvat sarfini kamaytirish uchun ishlatiladi, ammo protsessor periferik vazifalarni bajarishdan oldin ishlay olmaydi. Bizning misolimizda kutish rejimi RF (RF) qabul qiluvchi bilan aloqa qilish uchun ketma-ket periferik interfeysda (SPI) ishlatiladi. Quvvat sarfini yanada kamaytirish uchun uchta to&39;xtash rejimidan foydalaning.

STOP1, STOP2, STOP3 turli darajadagi quvvat sarfini kamaytiradi. STOP3 uchta to&39;xtash rejimida eng kuchli funksiyadir. STOP3 rejimida chipdagi kuchlanish sozlagichi quvvatni tejash rejimida, lekin u hali ham tasodifiy xotira (RAM) va kirish / chiqish (I / U) registrlari tarkibini saqlab qolish uchun minimal sozlashlarni ta&39;minlaydi.

Bir nechta uzilish manbalari va qayta o&39;rnatish MCUni STOP3 rejimidan uyg&39;otishi mumkin. STOP3 - uchta to&39;xtash rejimidagi yagona rejim va uchta to&39;xtash rejimida hali ham ishlashi mumkin bo&39;lgan rejim. Bizning misolimizda, tezlik sensori orasidagi vaqt oralig&39;ida tezlik qiymatini o&39;qiydi, MCU kutish holatida va STOP3 rejimidan foydalanish mumkin.

STOP3 rejimida ishlashning real vaqt interfeysi (RTI) funksiyasi MCUni keyingi o&39;qish uchun vaqtida uyg&39;otish uchun ishlatilishi mumkin. STOP2 STOP3 ga qaraganda funktsionaldir, lekin uning kuchi pastroq. STOP2 rejimida kuchlanish regulyatori quvvatni tejash rejimida (PoweredDown).

Biroq, RAM tarkibi hali ham saqlanadi. Kirish/chiqarish registrlari ham quvvatni tejovchi holatda va u to&39;xtash rejimidan uyg&39;onganda uni qayta sozlash kerak. STOP2-da MCUda kamroq uyg&39;onish mumkin, ammo baribir RTI funksiyalari mavjud.

Bizning misolimizga qaytsak, STOP2 quvvat sarfini yanada kamaytirish uchun STOP3 o&39;rnini bosishi mumkin. RTI funktsiyasi va RAM hali ham ishlayotganligi sababli, tezlikni o&39;qish orasidagi vaqtni hali ham o&39;lchash mumkin. STOP1 MCUda quvvat sarfining eng past rejimidir.

Ushbu rejimda kuchlanish regulyatorlari va barcha tashqi qurilmalar, protsessor, operativ xotira va kiritish-chiqarish to&39;liq quvvat tejash holatiga kiradi. Faqat reset va IRQ uzilish oyoqlari MCU ni uyg&39;otishi mumkin. MCU quvvatni tejash holatiga kirishi mumkin bo&39;lsa, lekin tashqi qo&39;zg&39;alishda, agar siz hali ham tugma bosilganda javob berishingiz kerak bo&39;lsa, STOP1 rejimi mavjud.

Velosipeddagi ushbu misolda siz kilometr jadvali quvvatni tejash holatida bo&39;lganda STOP1 rejimiga kirishingiz mumkin. Quvvatni tejash holatidagi STOP1 rejimi chipdan quvvatni uzmasdan MCUda mavjud bo&39;lishi mumkin bo&39;lgan eng kichik rejimdir. Nega chipdan quvvat manbaini uzib qo&39;ymaysiz? Chunki siz qimmatroq almashtirish tugmasidan foydalanish uchun chipdan quvvatni uzib qo&39;yasiz.

Xuddi shunday, MCU ko&39;plab turli maqsadlarga erishish uchun uzilish oyog&39;iga ulangan tugmachali kalitdan foydalanishi mumkin. Ushbu turli xil foydalanish tizimning joriy holatiga bog&39;liq. Shuning uchun, STOP1 rejimi oddiy dizaynni saqlab qolishi mumkin, arzon narxlardagi va deyarli hech qanday joriy iste&39;mol, mukammal emas.

Soatni boshqarish Ko&39;pgina dizaynerlar kam quvvat va past soat chastotalari bilan ishlaydi. Aslida, MCU nomidan turli operatsiyalar va MCU&39;larga ko&39;ra, u aslida quvvat sarfini eng yuqori tezlikda kamaytirishga qodir. Agar MCU past quvvat rejimiga ega bo&39;lsa, quvvat sarfini minimallashtirish uchun uzoq vaqt davomida quvvat sarfini kamaytirish mumkin.

Shuning uchun, agar protsessor uyqu rejimiga qaytishdan oldin bajarilgan bo&39;lsa, kod bajarilishi mumkin bo&39;lgan eng yuqori tezlik bilan yakunlanadi, so&39;ngra oqim past tezlikni iste&39;mol qilgandan ko&39;ra past quvvat rejimini qaytaradi. Keling, velosiped millari misolini ko&39;rib chiqaylik, faraz qilaylik, boshqaruv paneli tezlikni soniyada bir marta yangilaydi va ma&39;lumotlarni hisoblash va uni displeyda ko&39;rsatish uchun 16 000 avtobus tsikli aylantiriladi. Oddiy 32 kHz kristall bilan ishlang va umumiy birdan ikkigacha avtobus soati borligini taxmin qilsak, biz 16 kHz avtobusga ega bo&39;lishimiz mumkin, bu holda hisobni yakunlash uchun soniyadan foydalaning.

Endi, agar biz 8 MGts avtobus soatidan foydalana olsak, hisob-kitobni yakunlash uchun siz faqat 2 millisekundga to&39;lashingiz mumkin, qolgan 998 millisekund esa kam quvvat rejimida bo&39;lishi mumkin. Albatta, MCU bo&39;lmagan har bir vazifani yuqori tezlikda ishlashdan eslab qolish kerak. Bizning misolimizda, agar ma&39;lumotlar tezligi juda sekin bo&39;lsa, simsiz aloqa uchun zarur bo&39;lgan vaqt 8 MGts avtobus tezligi bo&39;lmasligi mumkin.

Shuning uchun, bu holda, biz quvvat sarfini minimallashtirishimiz kerak, biz simsiz aloqa tugagunga qadar MCUni imkon qadar tezroq ishga tushirishimiz kerak. Shuning uchun biz Freescale&39;s MC9S08GB60MCU kabi moslashuvchan MCU soatiga ega bo&39;lishni xohlaymiz. Ushbu qurilma yordamida siz yuqori chastotali kristallar, past chastotali kristallar yoki ichki osilatorlardan foydalanishingiz mumkin.

Har qanday bunday soat manbasi bilan siz vazifa talablariga javob berish va quvvat sarfini minimallashtirish uchun avtobus tezligini oshirish yoki kamaytirish uchun chipdagi chastotani qulflash halqasidan (FLL) foydalanishingiz mumkin. 2-rasmda velosiped kilometrida turli xil ish rejimlarida quvvat sarfining o&39;zgarishi. 2-rasm: Velosiped masofasi misolida, yuqori faol qisqa impulslar va uzoqroq faol bo&39;lmagan past quvvat rejimi o&39;rtasidagi konversiya orqali quvvatni boshqarish qanday amalga oshiriladi.

.