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為手持式測量應用選擇最佳的微控制器(06-100)

—— 為手持式測量應用選擇最佳的微控制器
作者:德州儀器 Juan Alvarez時間:2008-04-10來源:電子產品世界收藏

  由于各種 (MCU) 在成本、外設設計與組合、CPU 架構以及板級集成度等方面的多樣性日益豐富,因此要為特定的應用選擇一款最佳 MCU 也變得更具挑戰性。對于便攜式工業測量應用而言,為應用選擇最佳的 MCU 需要優先滿足關鍵應用需求,如擁有超長電池使用壽命、高性能模擬外設以及豐富的用戶接口。

本文引用地址:http://www.mzugvc.icu/article/81424.htm

  超長電池使用壽命

  為了盡可能實現最長的電池使用壽命,設計人員必須將平均電流消耗降至最低。設計人員需要考慮相關運行參數并根據各種工作條件來計算平均功耗。如果設計人員倉促做出決定則可能造成功耗過高。目前的低功耗 MCU 具有多種運行模式,包括工作模式、待機模式以及斷電模式。在工作模式下,所有時鐘都處于工作狀態。在待機模式下,CPU 時鐘處于休眠狀態,但實時時鐘仍在運行,并等待某個中斷事件喚醒 CPU;MCU 通常具有不同級別的待機操作模式。在斷電模式下,所有時鐘全部處于休眠狀態,等待某個事件喚醒 CPU。為了解每種運行模式的功耗,我們的研究范圍必須超越產品說明書所列的功能。某些產品說明書規定了非實際工作條件下的電流消耗。為了更準確地了解情況,應當對比下列情況下的最大電流消耗,即應用將采用各種運行模式工作電壓與工作溫度的最大電流消耗。對于采用鋰電池的應用,大多數情況下工作電壓為 3V、工作溫度為 25℃。

  另一種延長電池使用壽命的方法是盡可能縮短待機/斷電模式與運行模式之間的切換時間。某些廠商提供“按需”時鐘源,用于在確定已中斷之后立即提供穩定的時鐘源。

  MCU 可以采用標志輪詢 (flag polling) 或中斷矢量 (interrupt vector) 來喚醒 CPU。由于 CPU 能夠立即響應任何事件并且在輪詢外設時不浪費電流,所以由中斷驅動的架構可以顯著降低功耗。

  待機模式比工作模式的功耗低。我們必須選擇能夠使 CPU 盡可能保持在待機模式的 MCU。專為低功率運行設計的 MCU 可以利用定時器與數據自動觸發模數轉換,而無需 CPU 通過直接存儲器存取(DMA) 與緩沖器的采樣進行干預。當 CPU 處于空閑狀態時,我們可將它用于實施其他操作,從而提高系統的吞吐能力,另外,它還可以斷電以降低應用的平均功耗。

  降低功耗的關鍵是盡可能降低泄漏電流。對大多數便攜式應用而言,終端產品一般是成品,因此泄漏電流因素決定平均電流消耗等式。應當計算端口的總泄漏電流,同時確保采用可以最小化電流消耗的端口配置。

  應當單獨評估 MCU 的每種功能,以便了解其電流消耗的影響。例如,在集成掉電保護功能時就應當慎之又慎。在插入電池過程中或者應當單獨評估 MCU 的每種功能,以便了解其電流消耗的影響。例如,在集成掉電保護功能時就應當慎之又慎。在插入電池過程中或者電源低于正常供電規格但高于接地規格時就可能出現掉電情況。大部分 MCU 都集成了斷電保護功能,但是此功能可能會增加 20mA~70mA 的平均電流消耗。在添加上述保護功能時應當選擇不增加電流消耗的 MCU。

  高性能模擬

  在進行架構決策時應當研究模擬要求。應當仔細查看 MCU 產品提供的外設,確保其能夠支持當前和未來需求。例如,MSP430 系列中的部分器件為便攜式測量應用提供12 位 A/D、12 位 DAC 以及低功耗運算放大器。選擇能夠提供高性能外設組合的 MCU 產品系列以使設計人員能夠確保實現未來的集成策略。另外,如果無法獲得能夠提供理想模擬外設組合的 MCU,則可以采用外置模擬外設,因為性能比集成更重要。

  如果 MCU 已經集成了外設,則應當檢查外設的設計,以確保應用能夠正常運行。某些 CPU 具有更高的數據處理效率。帶 12 位 A/D 的 16 位 MCU 的數據處理速度比8 位 MCU 更快。16 位 MCU 通過一個 16 位寄存器進行采樣,而 8 位 MCU 必須利用 2 個 8位寄存器來處理采樣。


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關鍵詞: TI 微控制器 手持式

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