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您真的了解睡眠模式對(duì)超低功耗無線MCU有多重要嗎?

發(fā)布時(shí)間:2023-06-30 來源:安森美 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】支持藍(lán)牙低功耗 (LE) 的設(shè)計(jì)可讓設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于非工作狀態(tài),因此,您可能需要選用具有超低功耗睡眠模式的高能效無線微控制器 (MCU),這對(duì)于優(yōu)化整體系統(tǒng)性能至關(guān)重要。


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設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)仔細(xì)選擇采用藍(lán)牙低功耗技術(shù)的 MCU 的規(guī)格,確定超低功耗的真正含義。這不是對(duì)照數(shù)據(jù)表確定最低電流消耗值,針對(duì)應(yīng)用尋求最佳解決方案并非易事。睡眠模式(又稱低功耗模式或休眠模式)不僅意味著低電流,還需考慮以下幾個(gè)因素:


●  電流消耗

●  喚醒源

●  保留內(nèi)存

●  喚醒時(shí)間

●  能夠讀取外部傳感器


01 電流消耗


睡眠模式下電流消耗少當(dāng)然很好,并且越少越好,但設(shè)計(jì)人員還必須考慮睡眠模式期間的可用功能。為實(shí)現(xiàn)睡眠模式下最低功耗,除了硬件需要單個(gè)喚醒源,所有可以關(guān)閉的硬件模塊均應(yīng)關(guān)閉。通常,通用輸入/輸出 (GPIO) 喚醒源可提供最低睡眠電流,但將 GPIO 作為唯一的喚醒源是否適合您的應(yīng)用?如果適合,才能獲得最低睡眠電流。


02 喚醒源


如果 GPIO 喚醒源不足以滿足應(yīng)用需求,則應(yīng)深入研究睡眠模式的功能,尋找其他可用的喚醒源。您的應(yīng)用可能需要同時(shí)具有多個(gè)喚醒源,例如定時(shí)器、模擬比較器或其他子系統(tǒng)事件。然而,在睡眠模式下啟用的功能會(huì)增加電流消耗,設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)審慎思考,通觀全局,而非僅關(guān)注數(shù)據(jù)表中的最低睡眠電流值。


03 保留內(nèi)存


保留內(nèi)存在睡眠模式下也會(huì)消耗大量電流。保留內(nèi)存并非始終必需,僅在應(yīng)用有任務(wù)調(diào)度程序、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS) 或保持無線連接時(shí)為必要選項(xiàng)。需要保留多少內(nèi)存具體取決于應(yīng)用需求、無線堆棧和硬件設(shè)計(jì)。我們可以從硬件設(shè)計(jì)入手,如果內(nèi)存電路設(shè)計(jì)為全部保留或不保留,將會(huì)為大量未使用的內(nèi)存供電。如果粒度太低,比如 1 KB,硬件電源開關(guān)的數(shù)量就會(huì)很多,導(dǎo)致漏電功耗增加。一般而言,實(shí)踐中常采用 8 KB,這一粒度可滿足需求,且復(fù)雜性低,漏電較少。無線堆棧應(yīng)盡量減少保持連接時(shí)所需的內(nèi)存,且應(yīng)用設(shè)計(jì)也應(yīng)限制保留內(nèi)存量。


04 喚醒時(shí)間


喚醒時(shí)間(從睡眠模式中喚醒所需的時(shí)間)與保留內(nèi)存密切相關(guān)。當(dāng)然,應(yīng)用必須盡快啟動(dòng)并響應(yīng),但喚醒時(shí)間也會(huì)影響功耗。喚醒時(shí)間越短,就可以更快地完成處理工作并再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)。保留內(nèi)存能提高喚醒速度,但也會(huì)增加睡眠電流。因此,設(shè)計(jì)人員應(yīng)理性判斷,洞見本質(zhì),了解應(yīng)用的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。


05 讀取外部傳感器


最后,除了睡眠和喚醒,睡眠模式還能擁有其他功能嗎?大多數(shù)無線 MCU 可以在睡眠模式下使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (RTC),有些則提供了更令人興奮的選項(xiàng)——讀取外部傳感器!如果您的應(yīng)用需要監(jiān)測(cè)傳感器,并且一直保持睡眠模式,僅在傳感器達(dá)到閾值時(shí)才會(huì)喚醒。目前有些無線 MCU 能夠滿足這種需求。


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圖 1:RSL15 MCU 數(shù)據(jù)表


硬件和固件系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師須全面透徹地了解睡眠模式,才能打造出高效的超低功耗無線 MCU,仔細(xì)考慮電流消耗、喚醒源、內(nèi)存保留、喚醒時(shí)間和傳感器監(jiān)測(cè)功能,為互聯(lián)設(shè)備、智能家居、智能建筑、智能工業(yè)、智能城市等應(yīng)用定制最佳系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。



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