梅州加密芯片廠家
發(fā)布時(shí)間：2023-05-22 01:54:29
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功耗MCU的選擇方法 嵌入式微控制器 （MCU）的功耗在當(dāng)今電池供電應(yīng)用中正變得越來越舉足輕重。大多MCU 芯片廠商都提供低功耗低功耗產(chǎn)品，但是選擇一款適合您自己應(yīng)用的產(chǎn)品并非易事，并不像對比數(shù)據(jù)表前面的數(shù)據(jù)那么簡單。我們必須詳細(xì)對比 MCU 功能，以便找到功耗低的產(chǎn)品，這些功能包括：斷電模式、定時(shí)系統(tǒng)、事件驅(qū)動(dòng)功能、片上外設(shè)、掉電檢測與保護(hù)、漏電流、處理效率。 在低功耗設(shè)計(jì)中，平均電流消耗往往決定電池壽命。例如，如果某個(gè)應(yīng)用采用額定電流為 400mAh 的 Eveready 高電量 9V 1222 型電池的話，要提供一年的電池壽命其平均電流消耗必須低于 400mAh/8760h，即45.7u。 在使 MCU 能夠達(dá)到電流預(yù)算的所有功能中，斷電模式重要。低功耗 MCU具有可提供不同級(jí)別功能的斷電模式。例如，TI 超低功耗 MCU ?MSP430 系列產(chǎn)品可以提供 5 種斷電模式。低功耗模式 0 （LPM0） 會(huì)關(guān)閉 CPU，但是保持其他功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。LPM1 與 LPM2 模式在禁用功能列表中增加了各種時(shí)鐘功能。LPM3 是常用的低功耗模式，只保持低頻率時(shí)鐘振蕩器以及采用該時(shí)鐘的外設(shè)運(yùn)行。LPM3 通常稱為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式，因?yàn)樗试S定時(shí)器采用低功耗 32768Hz 時(shí)鐘源運(yùn)行，電流消耗低于 1uA，同時(shí)還可定期激活系統(tǒng)。LPM4 完全關(guān)閉器件上的包括 RAM 存儲(chǔ)在內(nèi)的所有功能，電流消耗僅 100 毫微安。
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傳感器無刷直流電機(jī)控制原理： BLDC電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子磁場具有相同的頻率和轉(zhuǎn)速，因此是同步電機(jī)的一種。定子繞組可繞制成單相、兩相和三相，其中三相BLDC電機(jī)因輸出功率大、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小和效率高應(yīng)用廣泛。三相BLDC電機(jī)采用兩相順序通電模式產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，定子各相繞組的導(dǎo)通與否由轉(zhuǎn)子位置確定，以保證轉(zhuǎn)子能夠始終輸出轉(zhuǎn)矩。 由于取消了自動(dòng)換向的機(jī)械電刷，因此需要實(shí)時(shí)檢測轉(zhuǎn)子的空間位置，霍爾效應(yīng)傳感器因其較高的性價(jià)比和安裝方便被廣泛采用。對于兩相導(dǎo)通的三相BLDC電機(jī)來說，每個(gè)電周期分成6個(gè)不同的通電區(qū)間，因此需要三個(gè)霍爾傳感器來進(jìn)行分區(qū)。 將三路霍爾傳感器的輸出接到RJM8L151的輸入引腳上，每一路電平的變化將會(huì)觸發(fā)中斷，在中斷服務(wù)程序中根據(jù)霍爾傳感器信號(hào)與相繞組導(dǎo)通關(guān)系來達(dá)到換向的目的。 RJM8L151通過中斷服務(wù)程序來進(jìn)行換相，在對電機(jī)電流的監(jiān)控上，電流信號(hào)由外部采樣及運(yùn)放電路送入ADC后由軟件程序來比較判斷是否過流并關(guān)斷PWM輸出，保護(hù)電機(jī)及電路系統(tǒng)。
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另外，如果 MCU時(shí)鐘系統(tǒng)為外設(shè)提供多個(gè)時(shí)鐘源的話，當(dāng) CPU 處于睡眠狀態(tài)時(shí)外設(shè)仍然可以運(yùn)行。例如，一次 A/D 轉(zhuǎn)換可能需要一個(gè)高速時(shí)鐘。如果 mcu 時(shí)鐘系統(tǒng)提供獨(dú)立于 CPU 的高速時(shí)鐘，CPU 就可以在 A/D 轉(zhuǎn)換器運(yùn)行情況下進(jìn)入睡眠狀態(tài)，從而節(jié)省 CPU 耗流量。 事件驅(qū)動(dòng)功能與時(shí)鐘系統(tǒng)的靈活性并存。中斷會(huì)使 mcu 退出低功耗模式，因此，MCU的中斷越多，其防止浪費(fèi)電流的 CPU 輪詢與降低功耗的靈活性就越大。輪詢意味著進(jìn)行與不進(jìn)行功耗預(yù)算之間存在差異，因?yàn)樗诘却霈F(xiàn)事件時(shí)會(huì)浪費(fèi)CPU 帶寬并需要額外電流。一個(gè)好的低功耗 MCU 應(yīng)具有充分的中斷功能，為其所有外設(shè)提供中斷，同時(shí)為外部事件提供眾多外部中斷。 按鈕或鍵盤應(yīng)用可以證明外部中斷的優(yōu)勢。如果不具備中斷功能，MCU必須頻繁輪詢鍵盤或按鈕，以確定其是否被按下。不僅輪詢自身會(huì)消耗功率，而且控制輪詢間隔也需要定時(shí)器，其會(huì)消耗附加電流。相比而言，在具備中斷情況下，CPU 可以在整個(gè)過程中保持睡眠狀態(tài)，只有按下按鈕時(shí)才激活。 在選擇低功率 MCU時(shí)，還需要考慮外設(shè)功耗與電源管理。某些低功率 MCU僅僅是設(shè)計(jì)時(shí)不具備低利率功能的舊架構(gòu)的改進(jìn)版本。而有些 MCU在設(shè)計(jì)時(shí)即具備低功耗特性，并在其外設(shè)中內(nèi)置了低功耗功能。一種特性是在需要時(shí)單獨(dú)啟動(dòng)或關(guān)閉外設(shè)的能力，換言之，更重要的是自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉外設(shè)的能力。A/D 轉(zhuǎn)換器就是一個(gè)例子，其在完成一次轉(zhuǎn)換后可以自動(dòng)關(guān)閉。另外，某些 MCU 正在引入直接存儲(chǔ)器存取功能，其可以在無需 CPU 干預(yù)情況下自動(dòng)處理數(shù)據(jù)。 大多MCU 具有集成的掉電保護(hù)功能，當(dāng)電源低于正常操作范圍時(shí)其可以復(fù)位 MCU。通常會(huì)提供啟動(dòng)或關(guān)閉掉電保護(hù)以節(jié)省功耗的功能，但是必須在整個(gè)過程中都使掉電保護(hù)功能置于可用狀態(tài)，因?yàn)榈綦娛遣豢深A(yù)測的。某些 MCU需要70uA 的電流來實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)。在只需要 45uA 平均電流的應(yīng)用實(shí)例中很明顯可以不考慮這些 MCU。----在選擇低功耗 mcu 期間有時(shí)會(huì)忽視漏電流，但是，在苛刻的低功耗應(yīng)用中則必須考慮到漏電流。大多改進(jìn)后的低功耗 MCU都具有 1uA 的限定輸入漏電流。在 20 輸入器件中，它可能會(huì)消耗 20uA！針對低功耗設(shè)計(jì)的新 MCU具有高50nA 的漏電流。
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武漢瑞納捷半導(dǎo)體有限公司是一家以嵌入式數(shù)據(jù)安全產(chǎn)品、技術(shù)和應(yīng)用為核心的芯片設(shè)計(jì)公司，主營超低功耗MCU、安全加密芯片兩條產(chǎn)品線。產(chǎn)品已在汽車電子、安防監(jiān)控、智能交通、物聯(lián)網(wǎng)終端等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，獲得華為、特斯拉、中車、字節(jié)跳動(dòng)、吉利汽車、四方光電、魔笛電子煙等上千家行業(yè)客戶的廣泛認(rèn)可。
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如何降低MCU的功耗 低功耗是MCU的一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，比如某些可穿戴的設(shè)備，其攜帶的電量有限，如果整個(gè)電路消耗的電量特別大的話，就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)電量不足的情況，影響用戶體驗(yàn)。 平時(shí)我們在做產(chǎn)品的時(shí)候，基本的功能實(shí)現(xiàn)很簡單，但只要涉及低功耗的問題就比較棘手了，比如某些可以低到微安級(jí)的MCU，而自己設(shè)計(jì)的低功耗怎么測都是毫安級(jí)的，電流竟然能夠高出標(biāo)準(zhǔn)幾百到上千倍，遇到這種情況千萬不要怕，只要認(rèn)真你就贏了。 下邊咱們仔細(xì)分析一下這其中的原因。 1、掐斷外設(shè)命脈——關(guān)閉外設(shè)時(shí)鐘 先說最直觀的，也是工程師都比較注意的方面，就是關(guān)閉MCU的外設(shè)時(shí)鐘，對于現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的大多數(shù)的MCU，其外設(shè)模塊都對應(yīng)著一個(gè)時(shí)鐘開關(guān)。只需要打開這個(gè)外設(shè)的時(shí)鐘，就可以正常的使用這個(gè)外設(shè)了，當(dāng)然，此外設(shè)也就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的功耗;反之，如果想要讓這個(gè)外設(shè)不產(chǎn)生功耗，只需關(guān)閉它的時(shí)鐘即可。 2、讓工作節(jié)奏慢下來——時(shí)鐘不要倍頻 除了外設(shè)模塊功率消耗之外，還有一個(gè)功耗大戶需要注意一下，這就是PLL和FLL模塊。PLL和FLL主要是用來對原始的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行倍頻操作，從而提高系統(tǒng)的整體時(shí)鐘，相應(yīng)的，其功耗也會(huì)被提上去。所以在進(jìn)入低功耗之前，需要切換是種模式，旁路掉PLL和FLL模塊，從而盡可能的降低MCU的功耗，等到mcu喚醒之后再把時(shí)鐘切換回去。