揭陽超低功耗MCU制造
發(fā)布時(shí)間：2024-07-25 01:27:14
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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(bǔ)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(yùn)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(shí)復(fù)用的信號，要將兩種光的信號分離就要用兩路獨(dú)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(dòng)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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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(shí)系統(tǒng)、事件驅(qū)動(dòng)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(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45.7u。 在使 MCU 能夠達(dá)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(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)。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。
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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，所以我們在2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)槎壒艿恼驅(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。
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系列國密算法中每個(gè)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(gè)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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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(shí)要掌握必要的技巧，在應(yīng)用時(shí)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(shí)系統(tǒng)、事件驅(qū)動(dòng)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(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。
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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(gè)不明顯的因素：IO口與外部IC相連時(shí)的電流消耗。假如某個(gè)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(gè)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(shí)際結(jié)果是自己杞人憂天，什么原因呢?是因?yàn)樵跍y試功耗的時(shí)候MCU還連接著調(diào)試器呢!這時(shí)候大部分電流就會(huì)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(shí)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(jì)是一個(gè)細(xì)致活，要養(yǎng)成良好的習(xí)慣，做到每添加一個(gè)功能都要重新驗(yàn)證一下低功耗是否符合要求，這樣就可以隨時(shí)隨地干掉消耗功率的因素。如果把所有功能都設(shè)計(jì)好了才去考慮低功耗的問題，一個(gè)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。