門頭溝超低功耗MCU批發(fā)
發(fā)布時間：2024-06-19 01:28:08
門頭溝超低功耗MCU批發(fā)
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(xì)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(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(yùn)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(yùn)行。LPM3 通常稱為實(shí)時時鐘模式，因?yàn)樗试S定時器采用低功耗 32768Hz 時鐘源運(yùn)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(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會在等待時鐘穩(wěn)定下來期間浪費(fèi)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(zhǔn)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(dá)到 1 毫秒。CPU 在大約 15us 時間內(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 低頻比高頻時消耗更少的電流，但是并不足于彌補(bǔ)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(shí)現(xiàn)即時啟動的高速串行通信。
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循序漸進(jìn)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(jìn)”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(jì)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(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、定時系統(tǒng)、事件驅(qū)動功能、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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由于DSP處理器的核心代碼是放在外部的NOR Flash中保存，NOR Flash沒有任何防盜措施，很容易別外人讀取。據(jù)統(tǒng)計(jì)，企業(yè)每年因?yàn)楸I版軟件和硬件導(dǎo)致的收益損失超過數(shù)百億美元。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的時代中，無論是打印機(jī)、智能終端、醫(yī)療設(shè)備、無人機(jī)、廣告機(jī)企業(yè)，還是熱門的消費(fèi)電子企業(yè)，或者是打印機(jī)耗材、醫(yī)療耗材、電池和配件企業(yè)，他們投入了大量的時間、精力和資金用于核心技術(shù)的研發(fā)。但是這些核心技術(shù)往往都放在沒有保護(hù)措施的普通MCU里，很容易被外人盜取和抄襲，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 如何才能保護(hù)企業(yè)的核心技術(shù)——MCU固件呢？主要考慮3種情況，第一，采用軟硬件同時加密的方式，保證產(chǎn)品必須使用公司的核心固件才能正常運(yùn)行。第二，將公司的核心固件存放在加密存儲器中。第三，在核心固件升級過程中進(jìn)行加密。 RJGT102采用了SHA256對稱加密算法，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，滿足客戶不同場景的需求。每片RJGT102都有唯一的客戶編碼，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。
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系列國密算法中每個算法都有其獨(dú)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(rèn)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(shí)現(xiàn)，任何單位和個人都可以使用國密算法來保護(hù)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(jìn)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(jìn)行解密。通過對私鑰進(jìn)行橢圓曲線運(yùn)算可以生成公鑰，而由于橢圓曲線的特點(diǎn)，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(jìn)行身份認(rèn)證，也就是我們熟知的數(shù)字簽名與驗(yàn)簽，通過私鑰的私密性來實(shí)現(xiàn)身份的性和合法性。
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RJM8L151的正常工作電壓范圍是1.62V到5.5V,非常適合2節(jié)、3節(jié)干電池直接供電，省掉額外的LDO電路，另外RJM8L151低至0.5uA的待機(jī)電流，既能保持內(nèi)部RTC的正常計(jì)時，又能保持SRAM數(shù)據(jù)不變，該性能可大大減小系統(tǒng)對電池容量尺寸的要求。RJM8L151具有6種電源管理模式，通過裁剪時鐘樹的方式關(guān)閉時鐘來實(shí)現(xiàn)不同需求的功耗。一般情況下使用內(nèi)部低速時鐘就可以完成對外部中斷的響應(yīng)，同時又可以保持很低的功耗，這是同類MCU無法做到的。另外，RJM8L151從低功耗狀態(tài)喚醒小于5us，可以實(shí)現(xiàn)快速睡眠快速喚醒低占空比工作，這又極大的降低了系統(tǒng)功耗。 RJM8L151有4個時鐘源：內(nèi)部高速時鐘、內(nèi)部低速時鐘、外部高速時鐘和外部低速時鐘。RJM8L151的時鐘控制模塊將這幾個時鐘源通過靈活的配置分頻實(shí)現(xiàn)不同的功耗和性能需求。輔助系統(tǒng)時鐘可以使用內(nèi)部低速時鐘或外部低速時鐘實(shí)現(xiàn)低功耗的要求，主系統(tǒng)時鐘提供給RJM8L151的CPU，子系統(tǒng)時鐘為外設(shè)提供給時鐘源。多樣的時鐘資源可以降低系統(tǒng)消耗，輔助系統(tǒng)時鐘在保持低功耗的同時也可以接受外部中斷，響應(yīng)外部環(huán)境的變化。使用內(nèi)部高速RC振蕩器作為主系統(tǒng)時鐘，不僅可以省去一個外部的高速晶振，同時可以快速喚醒MCU來降低功耗。