東城低功耗MCU制造
發(fā)布時間：2024-02-25 01:33:49
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另外，如果 MCU時鐘系統(tǒng)為外設(shè)提供多個時鐘源的話，當(dāng) CPU 處于睡眠狀態(tài)時外設(shè)仍然可以運行。例如，一次 A/D 轉(zhuǎn)換可能需要一個高速時鐘。如果 mcu 時鐘系統(tǒng)提供獨立于 CPU 的高速時鐘，CPU 就可以在 A/D 轉(zhuǎn)換器運行情況下進入睡眠狀態(tài)，從而節(jié)省 CPU 耗流量。 事件驅(qū)動功能與時鐘系統(tǒng)的靈活性并存。中斷會使 mcu 退出低功耗模式，因此，MCU的中斷越多，其防止浪費電流的 CPU 輪詢與降低功耗的靈活性就越大。輪詢意味著進行與不進行功耗預(yù)算之間存在差異，因為它在等待出現(xiàn)事件時會浪費CPU 帶寬并需要額外電流。一個好的低功耗 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。不僅輪詢自身會消耗功率，而且控制輪詢間隔也需要定時器，其會消耗附加電流。相比而言，在具備中斷情況下，CPU 可以在整個過程中保持睡眠狀態(tài)，只有按下按鈕時才激活。 在選擇低功率 MCU時，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)計時不具備低利率功能的舊架構(gòu)的改進版本。而有些 MCU在設(shè)計時即具備低功耗特性，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單獨啟動或關(guān)閉外設(shè)的能力，換言之，更重要的是自動啟動或關(guān)閉外設(shè)的能力。A/D 轉(zhuǎn)換器就是一個例子，其在完成一次轉(zhuǎn)換后可以自動關(guān)閉。另外，某些 MCU 正在引入直接存儲器存取功能，其可以在無需 CPU 干預(yù)情況下自動處理數(shù)據(jù)。 大多MCU 具有集成的掉電保護功能，當(dāng)電源低于正常操作范圍時其可以復(fù)位 MCU。通常會提供啟動或關(guān)閉掉電保護以節(jié)省功耗的功能，但是必須在整個過程中都使掉電保護功能置于可用狀態(tài)，因為掉電是不可預(yù)測的。某些 MCU需要70uA 的電流來實現(xiàn)掉電保護。在只需要 45uA 平均電流的應(yīng)用實例中很明顯可以不考慮這些 MCU。----在選擇低功耗 mcu 期間有時會忽視漏電流，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，它可能會消耗 20uA！針對低功耗設(shè)計的新 MCU具有高50nA 的漏電流。
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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(yán)重影響，ST全線產(chǎn)品的交期至少12周以上。
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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(zhǔn)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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循序漸進式的功耗優(yōu)化已經(jīng)不再是超低功耗MCU的游戲規(guī)則，而是“突飛猛進”模式，與功耗相關(guān)的很多指標(biāo)都不斷刷新記錄。我們在選擇合適的超低功耗MCU時要掌握必要的技巧，在應(yīng)用時還需要一些設(shè)計方向與思路才能夠更好的應(yīng)用。 一、低功耗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。
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武漢瑞納捷推出的RJM8L151系列低功耗MCU，在煙霧報警器上得到廣泛應(yīng)用，相較于其它品牌的單片機有如下特點： 1. RJM8L151自帶AES128加密算法器 煙感通過LoRa無線通訊與后臺完成數(shù)據(jù)交互，相應(yīng)的協(xié)議中要求使用AES128算法，常見的方案是通過軟件去實現(xiàn)，會占用一定的FLASH代碼空間，同時軟件算法較硬件運行耗時較長，占用CPU資源，同時也增加了功耗； 2. RJM8L151內(nèi)置有真隨機數(shù)發(fā)生器 煙感會定時與后臺交互數(shù)據(jù)，通過隨機數(shù)設(shè)置錯開各個設(shè)備與后臺的交互時間，避免出現(xiàn)信道冗堵的情況。事實上常見的方案是通過偽隨機數(shù)去實現(xiàn)，由于種子一樣，會出現(xiàn)有個多個設(shè)備同時與后臺交互數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，真隨機數(shù)發(fā)生器杜絕了此類情況的發(fā)生； 3. 寬泛的工作電壓 RJM8L15的工作電壓范圍在1.62V-5.5V，在電池電壓較低的情況下還能繼續(xù)工作，電池得到有效利用，延長產(chǎn)品使用時間； 4. 低功耗，休息狀態(tài)下不用喚醒 深度休眠狀態(tài)下功耗在350nA以下，能定時喚醒，中途不用喂看門狗，有效保證報警器工作5年以上。