鶴山加密芯片批發(fā)
發(fā)布時間：2023-05-25 01:54:17
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無人機由飛機機體、飛控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等組成。飛行管理與控制系統(tǒng)，相當(dāng)于無人機系統(tǒng)的“心臟”部分，對無人機的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴⒕_度、實時性等都有重要影響，對其飛行性能起決定性的作用。無人機機體的核心就是飛行器控制器——主控MCU。 無人機MCU是飛控子系統(tǒng)的核心，飛控系統(tǒng)是無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)和返場回收等整個飛行過程的核心系統(tǒng)，飛控對于無人機相當(dāng)于駕駛員對于有人機的作用，我們認為是無人機最核心的技術(shù)之一。飛控一般包括傳感器、機載計算機和伺服作動設(shè)備三大部分，實現(xiàn)的功能主要有無人機姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類。
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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，但是選擇一款最適合您自己應(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。我們必須詳細對比 MCU 功能，以便找到功耗最低的產(chǎn)品，這些功能包括：斷電模式、定時系統(tǒng)、事件驅(qū)動功能、片上外設(shè)、掉電檢測與保護、漏電流、處理效率。 在低功耗設(shè)計中，平均電流消耗往往決定電池壽命。例如，如果某個應(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45.7uA。 在使 MCU 能夠達到電流預(yù)算的所有功能中，斷電模式最重要。低功耗 MCU具有可提供不同級別功能的斷電模式。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） 會關(guān)閉 CPU，但是保持其他功能正常運轉(zhuǎn)。LPM1 與 LPM2 模式在禁用功能列表中增加了各種時鐘功能。LPM3 是最常用的低功耗模式，只保持低頻率時鐘振蕩器以及采用該時鐘的外設(shè)運行。LPM3 通常稱為實時時鐘模式，因為它允許定時器采用低功耗 32768Hz 時鐘源運行，電流消耗低于 1uA，同時還可定期激活系統(tǒng)。最后，LPM4 完全關(guān)閉器件上的包括 RAM 存儲在內(nèi)的所有功能，電流消耗僅 100 毫微安。 時鐘系統(tǒng)是MCU功耗的關(guān)鍵。應(yīng)用可以每秒多次或幾百次進入與退出各種低功耗模式。進入或退出低功耗模式以及快速處理數(shù)據(jù)的功能極為重要，因為 CPU會在等待時鐘穩(wěn)定下來期間浪費電流。大多低功耗 mcu 都具有“即時啟動”時鐘，其可以在不到 10～20us 時間內(nèi)為 CPU 準備就緒。但是，重要的是要明白哪些時鐘是即時啟動、哪些非即時啟動的。某些 MCU 具有雙級時鐘激活功能，該功能在高頻時鐘穩(wěn)定化過程中提供一個低頻時鐘（通常為32768Hz），其可以達到 1 毫秒。CPU 在大約 15us 時間內(nèi)正常運行，但是運行頻率較低，效率也較低。如果 CPU 只需要執(zhí)行數(shù)量較少的指令的話，如：25 條，其需要 763us。CPU 低頻比高頻時消耗更少的電流，但是并不足于彌補處理時間的差異。相比而言，某些 MCU 在 6 微秒時間內(nèi)就可以為 CPU 提供高速時鐘，處理相同的 25 條指令僅需要大約 9us（6us 激活＋25 條指令′0.125us指令速率），而且可以實現(xiàn)即時啟動的高速串行通信。
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模擬信號處理單元完成對光電二級管采集信號的處理，包括信號轉(zhuǎn)換、采樣保持、放大、濾波和補償?shù)裙δ?。由于光電二極管輸出的信號是電流信號，先要轉(zhuǎn)換成電壓信號才能被后續(xù)電路處理。而且光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)，其結(jié)電阻較大，輸出電流較小。所有要選用輸入阻抗較高的運算放大器做為I/V轉(zhuǎn)換的TIA。 電流-電壓變換電路輸出的是兩種光分時復(fù)用的信號，要將兩種光的信號分離就要用兩路獨立的采樣保持電路，用RJM8L151的GPIO來控制和切換兩路采樣保持電路，并且要與LED驅(qū)動脈沖的控制脈沖同步。 由于分離出來的交流信號非常微弱，為了消除直流分量和高頻干擾，電路中采用帶通濾波器處理紅光和紅外信號。帶通濾波器由高通和低通兩部分組成，其中高通部分采用RC濾波網(wǎng)絡(luò)來濾除直流分量，其截至頻率設(shè)置為0.23Hz。低通部分采用二階低通濾波電路，其截至頻率為0.48Hz。
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TM8L151/152、051、052系列MCU是意法半導(dǎo)體（簡稱ST）2010年推出的8位超低功耗系列微控制器。該系列MCU經(jīng)過多年的市場推廣，已滲透到各個應(yīng)用領(lǐng)域，深受廣大工程師和用戶的喜愛。其在便攜式消費電子、物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品上的年需求量已超5000萬顆，并以20%以上的年增長率不斷增長。然而ST的工廠產(chǎn)能有限，幾年擴充的MCU產(chǎn)能主要針對STM32系列，面對客戶端對STM8L不斷增長的旺盛需求，ST給出的解決方案是升級采用高成本的32位MCU方案！更改方案既給客戶增加了技術(shù)升級的風(fēng)險，又額外增加了研發(fā)成本和BOM成本。同時STM8L系列交期越拉越長，從過去三年一遇的缺貨周期演變成現(xiàn)在的年年缺貨。尤其是新冠肺炎（COVID-19）在ST的大本營意大利和法國爆發(fā)后，導(dǎo)致工廠大面積停工停產(chǎn)。再加日本、馬來西亞等地區(qū)疫情的蔓延，導(dǎo)致半導(dǎo)體材料和晶圓供應(yīng)也受到嚴重影響，ST全線產(chǎn)品的交期至少12周以上。