Is é dearadh cumhachta a chinneann an mairfidh do tháirge sa réimse. Tagann saolré na ceallraí, teorainneacha teasa, torann iarnróid, agus costas déantúsaíochta ar ais chuig roinnt roghanna ar leibhéal an bhoird. Is minic a chailleann tú fuinneamh in áiteanna a ndéanann innealtóirí neamhaird orthu: rialtóir sceite, imeallach fágtha clogáilte, foinse múscailte a lasann ró-mhinic.
Clúdaíonn an réiteach gnéithe sileacain, leagan amach an bhoird, agus an fhirmchlár. Ní réitíonn aon sliseanna amháin an fhadhb. Teastaíonn rialú micrea-mhic ...
Is gléas é micrea-rialaitheoir ísealchumhachta atá sonraithe le haghaidh srutha íseal i mód codlata agus gníomhach. Is éard is bainistíocht cumhachta ann ná cleachtas geataithe, scálúcháin, agus seicheamhú soláthair agus cloig chun freastal ar an éileamh fíor.
Príomh-Bháicíní Beo
Tomhais an úsáid cumhachta ar do bhord féin ar dtús. Aimsigh an chuid a úsáideann an chumhacht is mó agus socraigh í sin sula ndéanann tú aon rud eile.
Bain úsáid as modhanna codlata agus múch forimeallaigh nach bhfuil uait. Lig don LAP codladh a oiread agus is féidir leis chun cumhacht a shábháil.
Roghnaigh an rialtóir ceart do gach ráille cumhachta. Bain úsáid as tiontairí DC-DC le haghaidh titim mhóra voltais agus LDOanna le haghaidh páirteanna atá íogair do thorann.
Roghnaigh MCU trí bhreathnú ar a shruth tomhaiste agus a am múscailte. Meaitseáil a ghnéithe leis an timthriall dualgais a úsáideann tú i ndáiríre.
Dear do bhord le leagan amach maith agus rialú teasa . Coinnigh rianta criostail gearr agus bain úsáid as eitleáin talún gan bhriseadh.
Cad a dhéanann micrea-rialaitheoir ísealchumhachta?
Sainmhíniú MCUanna Ísealchumhachta
Tá micrea -rialaitheoir ísealchumhachta tógtha chun an-bheagán srutha a úsáid i ngach stát, ní hamháin nuair a bhíonn an LAP ag rith. Ní chiallaíonn an lipéad leis féin mórán. Ba chóir duit micrea-rialaitheoir ísealchumhachta a mheas bunaithe ar a bhfanann ar siúl i ngach mód agus ar a thógann sé chun an mód sin a fhágáil.
Is mar seo a leanas a bhíonn tionchar ag modhanna codlata ar an iompar sin:
Codladh: múchtar an LAP agus formhór na ngléasanna imeallacha, ach fanann cláir agus cuimhne coimeádta, agus dúisíonn cur isteach seachtrach nó athshocrú faire an gléas.
Díomhaoin: stopann clog an LAP, ach leanann forimeallaigh ag rith, mar sin imoibríonn an chuid fós d’imeachtaí.
Codladh domhain: múchtar formhór na gciorcad inmheánach, agus ní fhanann ach an madra faire agus an braiteoir imeachtaí seachtracha gníomhach.
Cuireann roinnt micrea-rialaitheoirí ísealchumhachta socruithe rialtóra is féidir leis an úsáideoir a roghnú le linn codlata. Ciallaíonn socruithe cumhachta níos ísle amanna múscailte níos faide. Ligeann Díchumasú Modúl Forimeallach duit bloic neamhúsáidte a mhúchadh chun níos mó a shábháil fós.
Príomhthréithe le Measúnú
Déan comparáid idir micrea-rialaitheoirí ísealchumhachta de réir srutha tomhaiste, ní de réir ainmneacha mód. Is féidir le coinneáil ama inchaite le RTC ag rith suí gar do 0.3 µA, agus sroicheann roinnt cásanna fuireachais 0.1 µA. Is féidir le mód CODLATA i ngléas slándála 0.1 µA a shealbhú freisin, nó 0.2 µA leis an RTC gníomhach.
méadrach | Cad a insíonn sé duit |
|---|---|
Cumhacht gníomhach | Reatha in aghaidh an MHz agus an LAP ag rith |
Fuireachas reatha | Sceitheadh nuair a bhíonn beagnach an gléas ar fad múchta |
Am dúisithe | Socrú cloig agus moill rampa rialtóra |
Costas coinneála | Coinnítear SRAM beo le linn codlata |
Tá an fuinneamh in aghaidh an timthriall múscailte chomh tábhachtach leis an sruth codlata. Is féidir go dtógfaidh socrú analógach milleasoicindí. Socraíonn sceitheadh an bunleibhéal ar shaolré na ceallraí, agus dúblaíonn sé go garbh gach ardú 10°C, mar sin seiceáil sceitheadh iomlán an chórais ag do theocht foircneach. Chun comparáid chóir a dhéanamh idir díoltóirí, bain úsáid as ULPMark-CP le haghaidh fuinnimh codlata domhain agus ULPMark-PP le haghaidh tionchair imeallaigh. Roghnaigh an MCU ísealchumhachta a bhfuil a fhoinsí múscailte agus a latency oiriúnach do do thimthriall dleachta.
Bunúsacha Tomhaltas Cumhachta
Cumhacht Dinimiciúil vs. Cumhacht Statach
Is é cumhacht dhinimiciúil an fuinneamh a úsáidtear nuair a athraíonn comharthaí. Déanann gach imeall cloig an toilleas i ngeataí agus i sreanga a mhuirearú agus a urscaoileadh. Méadaíonn cumhacht dhinimiciúil leis an toilleas, leis an voltas soláthair cearnógach, agus leis an minicíocht. Rialaíonn tú an triúr trí ráta cloig, voltas iarnróid, agus cé mhéad den tslis a fhanann gníomhach a shocrú.
Is é cumhacht statach an sruth a shreabhann nuair nach mbíonn aon rud ag athrú. Tagann sé ó sceitheadh i ngach trasraitheoir ar an mbás. Ní bhraitheann an chuid seo den úsáid cumhachta ar luas do chloig. Sreabhann sé chomh fada agus atá an ráille suas, mar sin socraíonn sé an sruth fuireachais is ísle d'aon mhicrea-rialaitheoir.
Scálú Minicíochta, Voltais, agus Sceite
Braitheann scálú sceite ar an bpróiseas agus ar an gcóimheas idir voltas an tsoláthair agus voltas na tairsí. Níl aon ról ag gníomhaíocht chomharthaí. Socraíonn roinnt fachtóirí an méid:
Braitheann sceitheadh fo-thairsí go heaspónantúil ar voltas geata-fhoinse agus ar voltas tairseach.
Socraíonn cóimheas leithead-go-fad an trasraitheora agus paraiméadair phróisis an leibhéal absalóideach.
Laghdaíonn ardú voltais tairsí nó ísliú voltais soláthair sceitheadh, ach cosnaíonn sé luas lasctha.
Méadaíonn sceitheadh de réir mar a théann an teocht i méid, mar sin is féidir le coirnéil the tionchar a imirt ar do bhuiséad sa chás is measa.
I nóid ardleibhéil, is ionann sceitheadh agus thart ar 40-60% den chaillteanas cumhachta. Cuidíonn déileictreacha geata ard-K agus claonadh coirp leis é a bhrú faoi bhun 100 pA/µm.
Tacaíonn nóid chun cinn ar nós 22nm FD-SOI le hoibriú fo-thairsí, ach déanann oibriú fo-thairsí an tslis níos íogaire d’athruithe teochta, mar sin ba cheart an fheidhmíocht a sheiceáil ó -40°C go 85°C.
I gcás MCU ísealchumhachta, déan an mhinicíocht a scála ar dtús, agus ansin an voltas. Seiceáil tomhaltas cumhachta an MCU ag do thimthriall dleachta iarbhír, ní ag an mbuaic. Tomhais an tarraingt cumhachta i ngach staid codlata ar do bhord féin. Cuireann MCU ísealchumhachta a bhfuil figiúirí sceite maithe aige cumhacht amú fós mura ligeann do fhirmchlár dó codladh riamh.
Ailtireacht MCU Ísealchumhachta
Modhanna Codlata, Geataíocht Cloig, agus Fearainn Chumhachta
Socraíonn modhanna codlata an pointe is ísle do do bhuiséad fuinnimh. De ghnáth titeann an tarraingt reatha go mór de réir mar a théann tú síos an dréimire. Is thart ar 2–5 mA an codladh, is thart ar 20–100 µA an stad, agus is thart ar 1–5 µA an fuireachas. Cinneann do fhoinsí múscailte cé chomh minic a théann tú ar ais suas. Is féidir le himill GPIO, an RTC, comparadóir analógach, agus tairseach ADC an tslis a dhúiseacht. Roghnaigh an truicear is moille is féidir le d’fheidhmchlár a láimhseáil.
Cuireann geataíocht cloig stop leis an gclog i mbloc atá díomhaoin, agus gearrann deighilt fearainn chumhachta an soláthar ó réimsí iomlána den bhás. Meaitseálann na fearainn leibhéal sliseanna seo le ráillí boird. Níor cheart go mbeadh aon voltas ar bith ag fearann nach n-úsáideann tú riamh. Is í an mhapáil sin croílár bhainistíocht cumhachta micrea-rialaitheora.
Ba chóir don fhirmchlár an mhinicíocht a ísliú ar dtús, agus ansin an voltas, agus é á scálú. Tá scálú minicíochta meandarach agus sábháilte. Teastaíonn rialtóir cobhsaí agus moill socraithe le haghaidh scálú voltais. Bain úsáid as an ord seo laistigh de gach ailtireacht mcu ísealchumhachta a thógann tú.
Amairí, ADCanna, agus Tiontairí DC-DC Ar-Sliseanna
Braitheann ailtireacht micrea-rialaitheora ísealchumhachta ar fhorimeallaigh a ritheann gan an LAP. Is féidir le micrea-rialaitheoir ísealchumhachta le lasc ama ísealchumhachta múscailt ar eatramh fada agus ligean don chroí fanacht i gcodladh domhain. Cuidíonn an ADC nuair a dhéantar comparáid idir é agus tairseach i gcrua-earraí. Ní dhúisíonn an croí ansin ach amháin ar imeacht fíor. Laghdaíonn sé seo an t-am gníomhach agus feabhsaíonn sé tomhaltas cumhachta micrea-rialaitheora ag leibhéal an chórais.
Athraíonn tiontaire DC-DC ar an sliseanna an chomhbhabhtáil. Coinníonn sé éifeachtúlacht ar fud raon ionchuir leathan agus laghdaíonn sé teas. Is minic a sháraíonn MCU ísealchumhachta le tiontaire comhtháite ráille bunaithe ar LDO i sruth codlata domhain. Seiceáil sruth ciúin an tiontaire sula ndéanann tú gealltanas. Ní bhíonn MCU ísealchumhachta ach chomh maith lena sholáthar.
Déan an MCU a láimhseáil mar lárionad bainistíochta cumhachta an mhicri-rialaitheora. Geataigh gach ráille imeallach de réir mar a éilíonn tú. Tomhais sruth codlata i ngach mód ar do bhord féin. Tugann ailtireacht MCU ísealchumhachta luach saothair don disciplín seo. Caitheann MCU ísealchumhachta nach gcodlaíonn choíche a sileacan amú. Is cinneadh firmware é codladh domhain, ní gné bhileog sonraí. Braitheann sruth codlata domhain ar a bhfágann tú cumasaithe. Ní íocann codladh domhain as ach amháin nuair a bhíonn gach bloc neamhúsáidte múchta.
Cén Fáth a bhfuil Cumhacht Tábhachtach do Ghléasanna Idirlín na Rudaí agus Ceallraí
Saolré Ceallraí agus Buiséadú Fuinnimh
Braitheann gléas faoi thiomáint ceallraí ar a bhuiséad fuinnimh le leanúint ar aghaidh ag obair. Tosaíonn tú leis na milliamp-uaireanta sa chill agus roinneann tú iad idir gach tasc a dhéanann an táirge. Tarraingíonn sruth codlata, fuinneamh múscailte, pléascanna raidió, agus socrú braiteora ón linn chéanna. Is féidir le hualach amháin a dhéanann tú neamhaird den iomlán a thógáil.
Tóg an buiséad ó uimhreacha tomhaiste, ní ó mheastacháin. Próifíligh an tarraingt chumhachta de gach stát ar do bhord féin. Ansin iolraigh gach sruth stáit faoin am a chaitheann an gléas ann. Taispeánann an tsuim fíorshaolré na ceallraí duit. Mura bhfuil an toradh chomh maith, faigh an téarma is mó ar dtús. Caillfidh formhór na ndearaí níos mó fuinnimh le gléasanna imeallacha díomhaoin ná le ríomhaireacht ghníomhach.
Breithnithe Teirmeacha agus Iontaofachta
Cruthaíonn friotaíocht leictreach i leathsheoltóirí teas i gcomhréir le sreabhadh reatha agus minicíocht lasctha. Déanann luasanna clog níos airde agus comhtháthú níos dlúithe é seo níos measa. Is í teocht an acomhail an paraiméadar is tábhachtaí. De ghnáth, déantar gléasanna sileacain a rátáil le haghaidh uasteocht acomhail de 85°C go 150°C ag brath ar an ngrád. Luasghéadaíonn dul thar na teorainneacha sin an dul in aois trí leictrea-imirce, strus timthriallach teirmeach, agus díghrádú miotalaithe.
Cruthaíonn friotaíocht theirmeach an phacáiste, ar minic idir 20°C/W agus 60°C/W i gcás páirteanna QFN agus BGA, grádán idir an bás agus an teocht chomhthimpeallach. Is féidir le spotaí te áitiúla ag croíleacáin LAP, PLLanna, agus aonaid bainistíochta cumhachta rith 20–30°C os cionn an mheánteocht bás. Is féidir le gach ardú 10°C ar theocht oibriúcháin saolré ionchais an fheiste a ghearradh ina dhá leath, ag leanúint chothromóid Arrhenius le haghaidh luasghéarú ráta teipe.
Tá roinnt luamhán agat chun teas a laghdú agus saolré na seirbhíse a shíneadh:
Roghnaigh cuid a bhfuil friotaíocht theirmeach níos ísle aici sa phacáiste céanna.
Feabhas a chur ar an doirteal teasa nó bogadh go fuarú gníomhach.
Laghdaigh minicíocht lasctha chun caillteanais dhinimiciúla a ghearradh.
Ceadaíonn luascán teochta de 70 K a dhíorthaítear ón bpróifíl ualaigh uasteocht doirteal teasa de 55°C nuair a bhíonn teorainn teochta na sliseanna 125°C.
Seiceáil riachtanais chumhachta gach ráille i gcoinne na dteorainneacha seo. Sáraíonn dearadh teirmeach coimeádach le corrlach ceann daingean nuair a cheadaíonn an costas é.
Bainistíocht Cumhachta agus Éifeachtúlacht Fuinnimh i gCleachtas
Teicnící Firmware chun Am Gníomhach a Ghearradh
Is é an t-am an luamhán is mó atá agat. Gearr an t-am a chaitear ag próiseáil go gníomhach agus lig don chóras codladh níos mó, agus laghdóidh tarraingt chumhachta an chórais ar fad. Socraíonn an sruth codlata a fhógraíonn an MCU an bunleibhéal. Socraíonn an chaoi a sceidealaíonn an firmware tascanna an uasteorainn ar a bhfaigheann tú i ndáiríre.
Léirigh clár braiteora inchaite seo go soiléir. Bhí an príomhlúb gnóthach ag fanacht ar idirbhearta I2C seachas dul isteach i WFI, an treoir Cortex-M a stopann clog an LAP go dtí an chéad bhriseadh eile. Bhí gach socrú níos déanaí - uainiú an braiteora, crann an chloig, ráta clog eMMC - teoranta ag an gcinneadh sin amháin. Cosnaíonn lúba vótála 200 µA go 3 mA duit. Baintear an costas sin le múscailt faoi thiomáint briseadh.
Teicníc Firmware | Coigilteas tipiciúil | iarracht |
|---|---|---|
Lúb codlata ceart, gan sníomh | 500 µA – 2 mA | Íseal |
Timthriall dualgais raidió | Meán 50–800 µA | Meánach |
Geataíocht chumhachta imeallach trí lasc ualaigh | 7–800 µA | Meánach |
Stádas bioráin SPI ar chodladh (tiomántán íseal) | 10–30 µA | Íseal |
Dúiseacht faoi thiomáint cur isteach, gan aon vótaíocht | 200 µA – 3 mA | Meánach |
Aicearra SPIM DMA + PPI | 50–200 µA | Ard- |
Cumasaigh rialtóir DC/DC | 20–50 µA gníomhach | Íseal |
Roghnú foinse clog | 0.1–0.9 µA | Íseal |
Ar an nRF52840, nuair a bhíonn an Córas AR agus an LAP múchta, tarraingíonn sé thart ar 1.5 µA móide gléasanna imeallacha agus múchtar é i gceann thart ar 6 µs. Nuair a bhíonn an Córas AS, tarraingíonn sé thart ar 0.4 µA ach múchtar é mar thosaithe fuar, rud a chosnaíonn thart ar 20 ms agus 6 mA·ms in aghaidh an imeachta. Ag rátaí imeachta réadúla, bhuaigh an Córas AR.
Roghnaigh stáit codlata domhain go cúramach. Ní íocann codladh domhain as ach amháin nuair a bhíonn gach bloc neamhúsáidte múchta. Roghnaigh braiteoirí digiteacha a dhúisíonn ar bhriseadh nó a dhéanann baisceanna dá sonraí. Seachain sampláil an ADC an t-am ar fad, rud a chuireann iallach ar an MCU fanacht gníomhach. Bain úsáid as spreagthóirí atá á dtiomáint ag imeachtaí ionas go gcasfaidh forimeallaigh agus taispeántais air ach amháin nuair is gá. Méadaíonn na teicnící optamaithe cumhachta seo éifeachtúlacht fuinnimh gan crua-earraí nua.
Straitéisí Geataithe Forimeallacha agus Iarnróid
Smaoinigh ar an micrea-rialaitheoir mar ionad rialaithe cumhachta cliste. Tóg meicníocht rialaithe cumhachta ionas go múchfaidh móideimí, taispeántais, ADCanna, agus braiteoirí nuair a bhíonn siad díomhaoin. Cuir san áireamh an t-am cumhachtaithe agus an t-am tosaithe sula ndéanann tú geata ar ráille. Ní féidir le roinnt ualaí timthriall cumhachta iomlán a láimhseáil.
Íocann geataíocht iarnróid nuair a thugann dhá fhearann voltais fíorchoigilteas. Glacann tú le tiontaire breise agus le hathraitheoirí leibhéil mar mhalairt air sin. Is fearr tiontairí DC-DC a athrú thar LDOanna, mar go ndónn rialtóir líneach an titim voltais mar theas. Múch modúil MCU inmheánacha nuair nach n-úsáidtear iad, agus tiomáin go dinimiciúil iad i gcód.
Tabhair tús áite do na forimeallaigh thar rogha an MCU. Má tharraingíonn an bord thart ar 500 mA agus an MCU ag úsáid thart ar 10 mA, ní bhíonn mórán toradh ar an gcuid a bharrfheabhsú. Cuir geata ar na hualaí móra ina ionad. I gcás dearaí fómhair, coinníonn sruth socair nana-aimpéar sa rialtóir an ráille beo idir imeachtaí. Tomhais gach céim le próifíleoir seachas meastachán a dhéanamh. Cosnaíonn an smacht sin saol na ceallraí agus éifeachtúlacht cumhachta trasna athbhreithnithe.
Dearadh Cumhachta ar Leibhéal an Bhoird do Mhicrialaitheoirí
Malairtí LDO vs. DC-DC
Socraíonn an rialtóir a roghnaíonn tú d’éifeachtúlacht, do theas agus do thorann sula ritheann aon fhirmchlár. Déan comparáid idir an dá rogha ar na pointí is tábhachtaí do do ráille.
toise | Tiontaire DC-DC | Rialtóir LDO |
|---|---|---|
Éifeachtacht | De ghnáth 80–95% | De ghnáth 50–70% |
Giniúint teasa | Íochtarach | Ard- |
Torann aschuir | Níos airde (tonn lasctha + EMI) | An-íseal, gan mórán tonnta ann |
Comhpháirteanna seachtracha | Roinnt (ionduchtóir, toilleoir, eilimintí lasctha) | Is beag |
Reatha quiescent | Uaireanta níos airde | Go minic an-íseal |
Úsáid is fearr | Córais ard-reatha le titim mhór voltais | Ráillí RF, analógacha, agus íogaire ó thaobh torainn de |
Méadaíonn caillteanas LDO de réir mar a thit an voltas agus an sruth ualaigh. Caitheann ráille 5V go 3.3V ag 100mA 0.17W amú, rud atá éasca le láimhseáil. Caitheann ráille 12V go 3.3V ag 500mA 4.35W amú, rud atá an iomarca teasa. Roghnaigh tiontaire DC-DC de réir mar a mhéadaíonn an titim agus an sruth.
Is é an torann a chinneann an chuid eile. Déanann tonnchrith lasctha dochar do chruinneas an ADC, laghdaíonn armónaigh ardmhinicíochta íogaireacht RF, agus bíonn siosarnach inchloiste i gcosáin fuaime mar thoradh ar spící lasctha. I socrú coitianta, ritheann ceallraí nó 12V isteach i gcéim-síos mórchóir DC-DC, ansin LDO chun torann a ghlanadh, agus ansin na ráillí RF, ADC, agus braiteora. Teastaíonn LDO ó ADC 24-giotán beacht ar ráille 5V go 3.3V, toisc go mbádh 10–30mV de thonnchrith buck comharthaí micreavolta. Teastaíonn buck ó ráille feithicleach 12–14V go 5V ag 1.5A, toisc go gcuirfeadh LDO thart ar 13.5W amú. Oibríonn tarchuradóir RF IoT ag 9V go 3.3V agus 300mA is fearr le hibrideach: buck go 3.6V, ansin LDO go 3.3V, ag cur amú 0.09W amháin.
Seicheamhú Iarnróid, Díchúpláil, agus Torann
Coinníonn díchúpláil an voltas seasta nuair a bhuaileann trasnuithe ualaigh. Cuir toilleoirí stórála fuinnimh chomh gar agus is féidir leat do na ciorcaid is cúis leis na trasnuithe. Laghdaíonn an soláthar áitiúil seo an limistéar lúb reatha agus laghdaíonn sé an ionduchtas seadánach.
Lean na rialacha socrúcháin seo:
Cuir gach toilleoir in aice lena phéire bioráin VDD-VSS agus coinnigh an lúb beag.
Péireáil toilleoir ardminicíochta 0.1 µF le toilleoir mórchóir 4.7 µF nó 10 µF in aice láimhe.
Bain úsáid as toilleoir amháin in aghaidh gach bioráin chumhachta, agus ná roinn toilleoirí idir bioráin atá i bhfad i gcéin.
Ceangail críochfort amháin leis an rian VDD agus scaoil an ceann eile díreach trí via isteach sa phlána talún.
Bain úsáid as talamh leanúnach agus plánaí cumhachta ionas go bhfanfaidh cosáin fillte íseal-impedance. Cuir coirníní ferrite nó friotóirí beaga ar línte VDD chun scagairí RC nó LC a fhoirmiú. I mbord comharthaí measctha, ceangail talamh analógach agus digiteach ag pointe amháin agus scag AVDD ar leithligh.
Seiceáil iompar an donnú amach agus an athshocraithe go luath. Caithfidh maoirseoir athshocraithe an MCU a choinneáil i athshocrú go dtí go mbeidh an ráille cobhsaí, agus teastaíonn friotóirí sraithe agus dé-óidí teanntáin ó línte GPIO a fhágann an bord.
Cosnaíonn na céimeanna seo rialú an mhicrea-rialaitheora le linn tosaithe agus coinníonn siad bainistíocht cumhachta an mhicrea-rialaitheora intuartha ar fud tógálacha.
Breithnithe maidir le Leagan Amach, Teirmeach, agus DFM
Leagan Amach Criostail, Clog, agus Eitleáin Talún
Cuir an criostal chomh gar don mhicrialtán agus a cheadaíonn an pacáiste duit. Ghearrtar torann ó rianta gearra agus coinnítear an comhartha glan. Treoraigh na rianta sin ar bhealach cothrom, mar is féidir le faid mhíchothroma an luascadh a dhéanamh éagobhsaí. Coinnigh vias amach ó rianta an chriostail, ós rud é go ndéanann ionduchtas breise dochar do chruinneas an ama. Bain úsáid as toilleoirí ualaigh a bhfuil luachanna acu a mheaitseálann sonraíocht an chriostail, agus ceangail iad le talamh íseal-impedance.
Cuireann rianta fada ionduchtas agus toilleas nach dteastaíonn leis. Athraíonn siad an t-ualach a fheiceann an criostal agus déanann siad an t-osclaitheoir níos oscailte do EMI . Treoraigh rianta criostail ar shiúl ó chomharthaí lasctha ardluais agus línte cumhachta. Méadaíonn torann a chúplálann isteach crith, déanann sé torann céime níos measa, agus is féidir leis fiú tosaithe iontaofa a stopadh. Neartaíonn fáinní garda agus doirteadh copair áitiúil díolúine, ach cuireann an iomarca copair in aice leis na bioráin toilleas fáin leis. Cothromaigh sciath i gcoinne ualaigh, agus lean comhairle an déantóra criostail maidir le luachanna toilleora, leibhéal tiomána, agus corrlach tosaithe.
Tacaíonn straitéis eitleáin talún leis seo go léir. Bain úsáid as eitleán leanúnach amháin faoin mcu, agus coinnigh sruthanna fillte gearr. Scag tagairt an ADC leis féin, mar go dtaispeánann torann tagartha go díreach i do léamha.
Comhbhabhtálacha Dearaidh agus Déantúsaíochta Teirmeacha
Giorraíonn teas an saol. Is í teocht an acomhail a chuireann dlús le dul in aois, agus ní fhágann pacáistí atá rátáilte do 85°C go 150°C mórán spáis ag barr an raoin. Socraíonn friotaíocht theirmeach phacáiste de 20°C/W go 60°C/W do chodanna QFN agus BGA an grádán ón mbás go dtí an teocht chomhthimpeallach. Doirteann copar faoin gcuid agus scaipeann vias teirmeacha chuig na sraitheanna istigh an teas sin. Seiceáil gach ráille i gcoinne na dteorainneacha seo sula ndéanann tú an cruachadh a ghlasáil.
Is iad srianta DFM a mhúnlaíonn na roghanna céanna. Sábhálann rianta tanaí spás ach cuireann siad friotaíocht agus teas leis. Neartaíonn via-in pad feidhmíocht theirmeach agus cosnaíonn sé níos mó le déanamh. Tiomáineann úsáid painéil agus comhaireamh sraitheanna costas, mar sin deimhnigh an druil íosta, an fáinne fáinneach, agus an t-imréiteach masc sádrála atá ag do mhonarcha go luath. Tagann leagan amach a dhéanann neamhaird de na rialacha seo ar ais mar athchasadh. Athbhreithnigh an teirmeach agus an DFM le chéile, agus maireann an dearadh cumhachta an binse agus an líne araon.
Ag Roghnú an MCU Ceart
Critéir agus Comhbhabhtálacha
Tosaigh leis an sruth a thomhais tú i ndáiríre, ní ainmneacha na modhanna. Roinn an sruth gníomhach ar MHz ionas gur féidir leat codanna a chur i gcomparáid ar bhonn cothrom. Féach ar an sruth codlata, ós rud é go gcinneann sé cé chomh fada agus a mhaireann do cheallraí agus í díomhaoin. Ansin déan cinnte gur féidir leis an bhflash agus leis an RAM do fhirmware, do leabharlanna slándála, agus d'íomhá OTA a shealbhú.
Critéar | Cén fáth a bhfuil sé tábhachtach | Raon tipiciúil IoT ísealchumhachta |
|---|---|---|
Sruth gníomhach | Rialaíonn sé fuinneamh le linn pléascanna ríomhaireachta | ~30–120 µA/MHz |
Reatha codlata/fuireachais | Socraíonn sé saolré na ceallraí díomhaoin | ~50 nA – 5 µA |
Flash | Coinníonn sé firmware, slándáil, OTA | ~64 KB – 1 MB |
RAM | Maolaíonn sonraí braiteoirí agus bloic chripte | ~8 KB – 256 KB |
Raidió comhtháite | Gearrann sé codanna seachtracha agus cosáin sceite | SoC BLE / Fo-GHz / Wi-Fi |
Cothromaigh luas i gcoinne shaolré na ceallraí. Déanann clog níos tapúla an obair níos luaithe, ach tarraingíonn sé níos mó srutha ag an nóiméad sin. De ghnáth, coinníonn pléascanna gearra agus codladh domhain ina dhiaidh sin an fuinneamh iomlán is ísle. Meáigh costas i gcoinne comhtháthú freisin. Laghdaíonn mcu ar leithligh móide raidió seachtrach praghas an aonaid, ach cuireann sé sceitheadh an bhoird agus caillteanais rialtóra leis. Déanann SoC comhtháite an leagan amach agus sláine cumhachta níos simplí, cé go gcosnaíonn an sileacan níos mó.
Teaghlaigh MCU Coitianta i gComparáid
Tugann páirteanna ARM Cortex-M , amhail an STM32F0 agus an STM32F3, modhanna ísealchumhachta agus éiceachóras láidir duit. Tá sé mar aidhm ag an STM32F0 fuinneamh a shábháil, agus an STM32F3 ag malartú cumhachta ar son luas. Cuimsíonn Espressif ESP8266 agus ESP32 Wi-Fi, agus cuireann an ESP32 Bluetooth leis. Fanann an ATmega328 saor agus simplí le húsáid, le tacaíocht láidir ón bpobal.
Bhain an MSP430 a ainm amach as oibriú thar a bheith ísealchumhachta. Tá na teaghlaigh nua ARM Cortex-M0 agus STM32U0 den chuid is mó tar éis teacht suas leis. Tá buntáiste mór fós ag an MSP430 le FRAM, a thairgeann seasmhacht scríbhneoireachta beagnach gan teorainn agus fuinneamh scríbhneoireachta an-íseal. Oireann sé sin do bhailiú fuinnimh agus logáil leanúnach. Maidir leis an gcuid is mó de dhearthaí nua, féach ar Cortex-M0 nó STM32U0 ar dtús. Roghnaigh MSP430 nuair is gá FRAM. I measc na gcosán uasghrádaithe tá TI MSPM0 nó STM32U0.
Meitseáil do chóras oibriúcháin le do riachtanais chuimhne agus cumhachta. Oibríonn FreeRTOS ar chodanna beaga, agus teastaíonn i bhfad níos mó RAM agus splanc ó Linux Leabaithe. Déan iarracht an t-uasmhéadú aonaid próiseála/mcu a láimhseáil mar phost córais iomláin. Cuireann an mcu is fearr ó thaobh fuinnimh de chumhacht amú fós mura gcodlaíonn do fhirmware riamh. Déan comparáid idir micrea-rialaitheoirí ísealchumhachta ag baint úsáide as do thimthriall dleachta féin. Is féidir le micrea-rialaitheoir ísealchumhachta le huimhreacha móra cailleadh fós do mcu ísealchumhachta le latency múscailte níos fearr. Roghnaigh an mcu ísealchumhachta a bhfuil a fhoinsí múscailte oiriúnach do d'imeachtaí. Sáraíonn an rogha sin aon bhileog sonraíochta aonair. Buafaidh mcu ísealchumhachta a oireann do d'ualach oibre.
Treochtaí sa Todhchaí i gCumhacht MCU
Ardú Céime Próisis agus Comhshó Cumhachta Comhtháite
Leanann déantóirí sliseanna de bheith ag déanamh nóid phróisis sileacain níos lú, agus laghdaíonn gach céim an voltas a theastaíonn ó chroí le haghaidh lasctha. Laghdaíonn an titim sin cumhacht dhinimiciúil, ach bíonn sceitheadh ina sciar níos mó den iomlán. Freagraíonn dearthóirí le claonadh coirp, déileictreacha ard-K, agus deighilt níos míne ar fhearainn chumhachta. Bí ag súil go dtairgfidh páirteanna amach anseo níos mó fearainn, ní níos lú, mar sin pleanáil do bhuiséad iarnróid le spás breise.
Is é an comhtháthú an t-athrú mór eile. Cuireann díoltóirí tiontairí buck agus LDOanna ar an mbás céanna leis an gcroílár anois. Ritheann cuid ARM Cortex-M0 32-giotán le déanaí ag 24 MHz ó 1.8–3.3 V agus tarraingíonn sé 18 µA/MHz ar CoreMark. Suíonn a sruth codlata domhain ag 340 nA leis an RTC agus 8 kB de SRAM beo. Déanann tiontairí buck ionduchtacha ar an sliseanna, LDO, agus mód ísealchumhachta 1 MHz é sin indéanta. Faigheann tú éifeachtúlacht fuinnimh níos fearr toisc go meaitseálann an tiontaire voltas an chroílár seachas an difríocht a dhó mar theas.
Fuinneamh a Bhaint agus Oibríocht Thar a Bheith Ísealchumhachta
Tá an fómhar ag bogadh ó thaispeántais saotharlainne go clibeanna agus braiteoirí cliste. Péireálann dearaí dé-fhoinse minicíocht raidió le cealla fótavoltacha anois, ionas go leanann clib ag obair nuair a théann foinse amháin i léig. Láimhseálann PMIC tionlacain an taobh tosaigh fómhair. Cuireann díoltóirí páirteanna ar fáil le haghaidh ionchuir fótavoltacha, RF, creatha, teirmeacha, agus dé-fhoinse, chomh maith le malairtí hibrideacha íseal-go-hardchumhachta.
Déan an mcu a láimhseáil mar mhaoirseoir ar an iarnród bailithe sin. Ba chóir do mcu ísealchumhachta múscailt ar chomparáideoir nó ar lasc ama, léamh amháin a dhéanamh, agus dul ar ais go codladh domhain. Coinníonn an mcu ísealchumhachta sa tábla thuas 8 kB de SRAM beo i gcodladh domhain, ionas go seachnaíonn tú tosaithe fuar ar gach imeacht. Cosnaíonn an nós sin saol na ceallraí i dtáirgí a bhfuil cill fós iontu. Roghnaigh mcu ísealchumhachta le raon soláthair leathan agus mód fíor 1 MHz. Ansin tomhais sruth socair gach iarnróid, mar ní fhágann an bailiú aon chumhacht le cur amú.
Tomhais an chumhacht ar dtús. Ansin bain úsáid as ailtireacht, modhanna firmware, dearadh ar leibhéal an bhoird, agus roghnú cliste MCU , san ord sin. Tógann gach ciseal ar na huimhreacha a bhailigh tú roimhe.
Tógann dearadh cumhachta maith pasanna arís agus arís eile. Clúdaíonn sé sileacan, bord agus bogearraí. Ní thugann aon rogha sliseanna amháin an méid sin duit, agus ní chríochnaíonn aon phas amháin é. Feabhsaíonn tú rialú micrea-mhicrileoirí de réir mar a fheabhsaíonn do thomhais.
Tosaigh anois. Próifíligh an dearadh reatha agus faigh an t-úsáideoir cumhachta is mó. Socraigh é sin ar dtús, agus ansin déan tomhas arís. Coinnigh comhbhabhtálacha DFM agus déantúsaíochta i gcuimhne, agus sroichfidh do mhicri-rialaitheoir a sprioc saoil ceallraí.
Ceisteanna Coitianta
Conas is féidir liom fíor-sruth codlata a thomhas ar mo bhord féin?
Tomhais ag an ráille, ní ag an soláthar binse. Gearr an rian chuig an MCU agus cuir isteach shunt reatha nó geansaí le haghaidh méadair. Lig don fhirmchlár dul isteach i ngach mód codlata agus logáil an sruth ar feadh roinnt nóiméad. Bain tarraingt chiúin an rialtóra. Is annamh a bhíonn uimhreacha na mbileog sonraí ag teacht le do bhord.
Cathain ba chóir dom LDO a roghnú in ionad tiontaire DC-DC?
Roghnaigh LDO le haghaidh ráillí atá íogair ó thaobh torainn de amhail tagairtí ADC, foircinn tosaigh RF, agus braiteoirí analógacha . Roghnaigh tiontaire DC-DC nuair a bhíonn an titim voltais agus an sruth ualaigh mór. Oibríonn hibrideach go maith: buckdown gar don sprioc, ansin LDO le haghaidh glanadh. Coinníonn sé seo teas íseal agus torann rialaithe.
Cén foinse múscailte ba chóir dom a roghnú le haghaidh gléas ceallraí?
Roghnaigh an truicear is moille is féidir le d’fheidhmchlár a fhulaingt. Dúisíonn imeall GPIO is tapúla ach lasann sé go minic. Dúisíonn aláram RTC, comparadóir analógach, nó tairseach ADC níos lú go minic agus sábhálann sé níos mó cumhachta. Meitseáil an fhoinse múscailte le do ráta imeachta fíor, ansin tomhais an fuinneamh in aghaidh an timthrialla múscailte.
Conas a dhéanaim breithiúnas ar éileamh ísealchumhachta ar bhileog sonraí?
Déan neamhaird d’ainmneacha mód agus déan comparáid idir an sruth tomhaiste in aghaidh an MHz sa mhodh gníomhach. Seiceáil an sruth fuireachais, an latency múscailte, agus costas coinneála SRAM. Rith uimhreacha ULPMark-CP agus ULPMark-PP má fhoilsíonn an díoltóir iad. Ansin deimhnigh na figiúirí ar do bhord féin ag do theocht foircneach. Tuilleann MCU maith a rátáil i do chiorcad, ní ar pháipéar.
Luach saothair foighne a thabhairt do dhearadh cumhachta éifeachtach. Déan próifíliú ar dtús, socraigh an tomhaltóir is mó, agus déan tomhas arís. Tugann gach pas do tháirge níos gaire dá sprioc saoil ceallraí.
