普陀超低功耗MCU公司
發(fā)布時(shí)間：2023-09-14 01:49:43
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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(lái)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(duì)比數(shù)據(jù)表前面的數(shù)據(jù)那么簡(jiǎn)單。我們必須詳細(xì)對(duì)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(shí)系統(tǒng)、事件驅(qū)動(dòng)功能、片上外設(shè)、掉電檢測(cè)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45.7uA。 在使 MCU 能夠達(dá)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(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 是最常用的低功耗模式，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)。最后，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。 時(shí)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(jìn)入與退出各種低功耗模式。進(jìn)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?yàn)?CPU會(huì)在等待時(shí)鐘穩(wěn)定下來(lái)期間浪費(fèi)電流。大多低功耗 mcu 都具有“即時(shí)啟動(dòng)”時(shí)鐘，其可以在不到 10～20us 時(shí)間內(nèi)為 CPU 準(zhǔn)備就緒。但是，重要的是要明白哪些時(shí)鐘是即時(shí)啟動(dòng)、哪些非即時(shí)啟動(dòng)的。某些 MCU 具有雙級(jí)時(shí)鐘激活功能，該功能在高頻時(shí)鐘穩(wěn)定化過(guò)程中提供一個(gè)低頻時(shí)鐘（通常為32768Hz），其可以達(dá)到 1 毫秒。CPU 在大約 15us 時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)行，但是運(yùn)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(shí)消耗更少的電流，但是并不足于彌補(bǔ)處理時(shí)間的差異。相比而言，某些 MCU 在 6 微秒時(shí)間內(nèi)就可以為 CPU 提供高速時(shí)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(shí)現(xiàn)即時(shí)啟動(dòng)的高速串行通信。
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指夾式脈搏血氧儀硬件檢測(cè)電路主要有4個(gè)部分組成，光電傳感器部分、模擬信號(hào)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(hào)傳輸至模擬信號(hào)處理電路；其次，模擬信號(hào)處理單元對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換、采樣、濾波、放大和分離，將分離后的4路信號(hào)（紅光交流信號(hào)、紅光直流信號(hào)、紅外交流信號(hào)、紅外直流信號(hào)）傳輸?shù)絉JM8L151的ADC處理單元，MCU處理單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，處理結(jié)果送至顯示輸出部分由OLED顯示屏顯示出來(lái)，或通過(guò)BLE傳送到手機(jī)APP。
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RJDR8837 是一個(gè) H 橋驅(qū)動(dòng)器，可驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流電機(jī)或其他設(shè)備諸如螺線管。輸出由RJDR8837 上的 PWM 接口(IN1/IN2)控制。具有低功耗休眠模式，采用 nSLEEP 使能。通過(guò)集成 H 橋驅(qū)動(dòng)管和 H 橋驅(qū)動(dòng)管控制電路到片內(nèi)，大大減少了電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的元件數(shù)量。此外，RJDR8837 增加了有效的保護(hù)功能:欠壓鎖定、過(guò)流保護(hù)和熱關(guān)斷。RJDR8837 為攝像機(jī)、消費(fèi)類產(chǎn)品、玩具和其它低電壓或者電池供電的運(yùn)動(dòng)控制類應(yīng)用提供了集成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器解決方案。芯片能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流電機(jī)或其他諸如螺線管的設(shè)備。輸出驅(qū)動(dòng)器塊由H 橋 NMOSFET 功率管組成，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組。內(nèi)部的電荷泵產(chǎn)生所需的柵極驅(qū)動(dòng)電壓。 RJDR8837 能夠提供 高 1.1A 的輸出電流。它運(yùn)行在 0 至 11V 之間的電機(jī)電源電壓，以及1.8V 至 6.6V 的芯片電源電壓下。 RJDR8837 具有 PWM (IN/IN) 輸入接口。此接口與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件兼容。 提供過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓鎖定和熱關(guān)斷功能。 RJGT101?是集成了?256 Byte?的?EEPROM（包含?16?Byte?的密鑰和?8Byte?的?UID） ，執(zhí)行?RC4?算法的加密芯片。 它與?MCU?可通過(guò)?RSD?單線串行接口通信， 芯片支持單向遞增計(jì)次功能。 RSD?單總線協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)速率20Kbps， MCU 只需有I/O功能進(jìn)行模擬時(shí)序即可通訊，RJG101支持睡眠模式，睡眠功耗小于300nA，支持寬電壓工作 2.4-5.5V。 RJGT101電子煙應(yīng)用防偽已在多個(gè)品牌客戶上進(jìn)行應(yīng)用，得到了該行業(yè)的一致認(rèn)可，在陸續(xù)出貨的同時(shí)，公司著眼客戶應(yīng)用痛點(diǎn)及優(yōu)化產(chǎn)品性能及BOM成本，我司已完善推出煙彈2線方案，未來(lái)會(huì)給行業(yè)防偽應(yīng)用帶來(lái)更好的應(yīng)用體驗(yàn)。 有關(guān)以上介紹RJGT101的應(yīng)用方案，更加詳細(xì)的方案細(xì)節(jié)以及其開發(fā)資料，可以聯(lián)系銷售以及FAE，進(jìn)行咨詢。 由于篇幅原因，本期關(guān)于RJGT101的介紹到此為止，在未來(lái)會(huì)陸續(xù)的介紹RJGT101已經(jīng)大量商用的其他的方案，以及RJGT101詳細(xì)的開發(fā)筆記，DEMO案例等。
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因?yàn)闊o(wú)人機(jī)飛控子系統(tǒng)開發(fā)的難度大，需要投入大量的人力物力，目前只有少數(shù)廠家掌握了其核心開發(fā)技術(shù)，其開發(fā)出來(lái)的主控MCU代碼價(jià)值不菲，迫切需要保護(hù)以防被盜。下圖是采用RJGT102做的無(wú)人機(jī)保護(hù)方案框圖。 ? RJGT102采用了SHA256對(duì)稱加密算法，256位的大數(shù)加密，破解成本極高。該芯片有TSOP8和SOP23-6兩種封裝，滿足客戶不同場(chǎng)景的需求。每片RJGT102都有的客戶編碼，非常適合做防抄板，防抄軟件，管控工廠生產(chǎn)數(shù)量，防止方案外泄等。 一、 加密算法強(qiáng)度高 8字節(jié)Key（可動(dòng)態(tài)更換），8字節(jié)UID，8字節(jié)隨機(jī)數(shù)，32字節(jié)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，512bit數(shù)據(jù)源，不可以從消息摘要中復(fù)原信息，兩個(gè)不同的消息不會(huì)產(chǎn)生同樣的消息摘要，修改消息中的一個(gè)比特即會(huì)引起雪崩效應(yīng)，輸出32字節(jié)報(bào)文摘要（MAC）。
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因?yàn)镽JGT101D6的RSD腳既是電源輸入腳又是數(shù)據(jù)通信腳，當(dāng)它做為數(shù)據(jù)通信腳時(shí)需要外部上拉電阻才能輸出高電平，所以我們?cè)?個(gè)上橋臂上增加1個(gè)公用的2.2KΩ上拉電阻后到電源VCC。發(fā)熱絲工作時(shí)需要1A以上的電流，不能用有上拉電阻的H橋來(lái)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樯侠娮钑?huì)限制輸出電流，需要另外設(shè)計(jì)2個(gè)上橋臂，也就是圖中的MOS5和MOS6。當(dāng)發(fā)熱絲需要工作當(dāng)時(shí)，MOS5或者M(jìn)OS6導(dǎo)通，電池電流直接驅(qū)動(dòng)發(fā)熱絲，通過(guò)下橋臂MOS2或者M(jìn)OS4流入到GND。 ? ?上一章中提到，我們將煙彈內(nèi)部的發(fā)熱絲和加密芯片RJGT101D6采用串聯(lián)連接。因?yàn)橹挥蠷JGT101D6是由極性的，我們考慮設(shè)計(jì)一個(gè)單向旁路電路與RJGT101D6并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)RJGT101D6正向工作反向旁路的效果。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證我們選用了P-MOS管設(shè)計(jì)單向旁路電路，當(dāng)然也可以用N-MOS管。但不能用二極管，因?yàn)槎?jí)管的正向?qū)▔航荡笥?.3V，相當(dāng)于給RJGT101D6提供了負(fù)0.3V的工作電壓，這會(huì)導(dǎo)致其損壞。事實(shí)上很多邏輯芯片的工作電壓都不能小于負(fù)0.3V。發(fā)熱絲和RJGT101D6不能并聯(lián)也是出于過(guò)高的負(fù)電壓會(huì)損壞RJGT101D6考慮的，因?yàn)榘l(fā)熱絲的瞬時(shí)壓降會(huì)到達(dá)3V以上。