河?xùn)|超低功耗MCU制造
發(fā)布時間：2023-06-23 01:53:12
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在使 MCU 能夠達到電流預(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)。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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指夾式脈搏血氧儀硬件檢測電路主要有4個部分組成，光電傳感器部分、模擬信號處理單元、MCU處理單元和顯示輸出部分。首先，光電傳感器將采集到的信號傳輸至模擬信號處理電路；其次，模擬信號處理單元對接收到的信號進行I/V轉(zhuǎn)換、采樣、濾波、放大和分離，將分離后的4路信號（紅光交流信號、紅光直流信號、紅外交流信號、紅外直流信號）傳輸?shù)絉JM8L151的ADC處理單元，MCU處理單元對數(shù)據(jù)進行處理、轉(zhuǎn)換和存儲，處理結(jié)果送至顯示輸出部分由OLED顯示屏顯示出來，或通過BLE傳送到手機APP。
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系列國密算法中每個算法都有其獨特的用途，有些用于大量數(shù)據(jù)的加解密，有些用于身份的認證，有些用于防止數(shù)據(jù)被篡改。這些算法的安全性經(jīng)過大量的論證，并基于現(xiàn)代密碼學(xué)的原理，逐步公開算法的具體實現(xiàn)，任何單位和個人都可以使用國密算法來保護自己的信息安全，其中應(yīng)用多廣的是SM2、SM3、SM4算法。 SM2算法是一種基于橢圓曲線的非對稱密碼算法，即使用私鑰加密后的密文只能用對應(yīng)公鑰進行解密，反之使用公鑰加密的密文也只能用對應(yīng)的私鑰進行解密。通過對私鑰進行橢圓曲線運算可以生成公鑰，而由于橢圓曲線的特點，知道公鑰卻很難反推出私鑰，這就決定了SM2算法的安全性。SM2算法常見的應(yīng)用是進行身份認證，也就是我們熟知的數(shù)字簽名與驗簽，通過私鑰的私密性來實現(xiàn)身份的性和合法性。
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非接觸式紅外額溫計是一種利用現(xiàn)代傳感器測量技術(shù)、微電子技術(shù)等技術(shù)手段對被測對象進行溫度測量的新型儀器。當(dāng)紅外額溫計對準并靠近被測對象至數(shù)字接近式傳感器檢測的有效距離時，按下電源/測量鍵，并保持若干秒，則紅外額溫計內(nèi)部的紅外傳感器模塊就會進行溫度采集，并轉(zhuǎn)化為電信號，隨之將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，而后通過通信接口傳輸?shù)絾纹瑱C。單片機通過數(shù)字溫度傳感器采集當(dāng)前環(huán)境溫度對傳輸?shù)臏囟葦?shù)字信號進行相應(yīng)溫度補償處理，并把修正后的溫度作為當(dāng)前記錄編號存儲，同時判斷該溫度所處的LCD背光范圍，從而進行相應(yīng)的背光顯示：（35.0-37.4℃）體溫正常綠色背光、（37.5-37.9℃）體溫偏高黃色背光、（38-42.9℃）體溫超高紅色背光，若體溫異常同時還會進行“嘀嘀嘀嘀嘀”報警，語音播報當(dāng)前溫度。當(dāng)超過30 秒不使用，自動進入低功耗模式省電。
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邏輯加密概述 上位機軟件保護，其實就是對運行在PC機、手機端、嵌入式設(shè)備、工控設(shè)備上的軟件進行保護，相當(dāng)于對軟件進行上鎖，也就是加密鎖。 上位機軟件可以直接控制下端的硬件設(shè)備。 應(yīng)用方案 ◆瑞納捷提供邏輯加密芯片RJGT102和加密算法代碼。 ◆硬件設(shè)備添加瑞納捷加密芯片RJGT102。 ◆?上位機軟件在其應(yīng)用層添加加密算法，在其軟件運行之前，先行運行加密認證算法代碼。 ◆?設(shè)備上電，先行與軟件進行身份認證，認證通過，則在運行正式代碼 。 優(yōu)勢 ◆線路上除了隨機數(shù)、命令外，其他的數(shù)據(jù)全為密文傳輸。 ◆參與加密運算的數(shù)據(jù)除隨機數(shù)外，ID、密鑰、關(guān)鍵常數(shù)、page數(shù)據(jù)都提前寫入芯片，不進行傳輸。 ◆SHA256加密算法為摘要算法，不可逆。 ◆密鑰可以在空閑時，進行更新，這樣只有設(shè)備知道密鑰，防止密鑰泄露和盜取事件發(fā)生。
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IO口的上下拉電阻消耗電流這一因素相對比較明顯，下邊咱來說一個不明顯的因素：IO口與外部IC相連時的電流消耗。假如某個IO口自帶上拉，而此與IO相連的IC引腳偏偏是自帶下拉的，那么無論這個引腳處于什么樣的電平輸出，都不可避免的產(chǎn)生一定的電流消耗。所以凡是遇見這一類的情況，首先需要閱讀外設(shè)IC的手冊，確定好此引腳的的狀態(tài)，做到心中有數(shù);然后在控制MCU睡眠之前，設(shè)置好MCU的IO口的上下拉模式及輸入輸出狀態(tài)，要保證一絲兒電流都不要被它消耗掉。 5、斷開調(diào)試器連接，不要被假象所迷惑 還有一類比較奇特，檢測出來的電流消耗很大，可實際結(jié)果是自己杞人憂天，什么原因呢?是因為在測試功耗的時候MCU還連接著調(diào)試器呢!這時候大部分電流就會被調(diào)試器給擄走，平白無故的讓工程師產(chǎn)生極度郁悶的心情。所以在測低功耗的時候，一定不要連接調(diào)試器，更不能邊調(diào)試邊測電流。 總結(jié)：MCU的低功耗設(shè)計是一個細致活，要養(yǎng)成良好的習(xí)慣，做到每添加一個功能都要重新驗證一下低功耗是否符合要求，這樣就可以隨時隨地干掉消耗功率的因素。如果把所有功能都設(shè)計好了才去考慮低功耗的問題，一個不小心，就可能要更改程序的架構(gòu)——即便如此也不一定能把功耗給徹底降下去。