新闻中心

EEPW首页 > 嵌入式系统 > 设计应用 > 可自动运行的智能型MCU外设突破超低功耗嵌入式系统设计

可自动运行的智能型MCU外设突破超低功耗嵌入式系统设计

作者:DanielCooley时间:2013-02-26来源:电子产品世界

  设计采用已有的技术,可使芯片功耗降低,仅需单一电池即能运作10至20年之久,如果在环境中进行能量采集,甚至可以无需电池。虽然以上技术得以发展,但目前的问题在于供货商能否让嵌入式系统设计人员更加弹性的管理电源。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/142378.htm

  一个更加节能的方法则是将核心从简单的任务中释放出来,例如外设到外设(peripheral-to-peripheral)的信息传输。通过优化硬件,以及免去闪存执行指令的需求,可减少电流消耗。

  另外一个方法是设计的MCU能满足系统级的功耗限制。若要实现这个方法,则MCU和LCD显示器、无线收发器及传感器等器件必须具备高效率外设接口。

  数据传输管理器

  在嵌入式市场中,具有自治式外设的MCU已越来越常见,但是这样的自治性有其限制。通常外设被设计用来执行单一任务,例如比较器可监控唤醒其余系统的外部引脚。而诸如模拟数字转换器(ADC)一类较为先进的外设则具有许多自动控制的设置,其中包括多信道扫描、灵活的采样率,甚至是基本的信号处理技术等。然而此类自动控制设置被限制执行单一组样本,然后再唤醒MCU核心来执行更进一步的处理。在所有的这些情况中,会有单一外设执行简单任务,同时所有或大部分的MCU核心则维持在低功耗状态。外设最多可以通过直接内存访问()将数据直接储存在内存或是从内存读取数据。

  若更进一步运用自治式外设的概念,试想如果我们可以将外设的任务链连在一起,以执行较为复杂的功能,且全部皆不需MCU核心的介入时,情况会如何呢?

  例如,在无线系统中,原始数据在最后被传递至无线电系统并进行传送之前,必须经过多重处理。MCU必须先加密原始数据、增加错误修正码、将封包编码,并且依据收发器的先进先出(FIFO)原则,以一个或多个突发(burst)来让封包通过串行接口。过程如图1所示。  

 

  传统的MCU解决方案需要经常介入,来配置在每个处理步骤之间的数据传输。这意味着浪费功耗,因为仅是重复地根据中断指令来配置外设及直接内存访问通道。相反的,若使用专用且可程序化的数据传输管理器(DTM),则嵌入式系统设计人员可以成功地将一组复杂的任务链结在一起,在不需要依靠MCU核心的情况下自动地执行任务。在这些情况中,核心将可以保持在最低功耗状态,直到所有的任务皆已完成。

  Silicon Labs公司的Si3ML1xx超低功耗MCU系列产品,具备如上所述专用的DTM硬件外设。此DTM模块可提供两项主要功能:(1)请求驱动外设到外设的;(2)依次处理包括回路状态(loop state)在内的封包传输。

  这个DTM模块是藉由收集来自不同外设的DMA请求信号,并依据驱动状态配置(state-driven configuration),来产生一系列主要的直接内存访问(DMA)请求,进而完成这些任务。这个主要的请求会驱动一组DMA通道,来执行诸如组合与传输通信封包到外部无线电外设等功能。因为允许MCU在复杂的传输操作时,依然保持在低功耗模式下,因此可达到节省功耗的目的。

  智能型接口

  感测界面(高级采集计时器)另外一种MCU之外功率消耗的情况则发生在传感器与MCU连接在一起时。通常,MCU核心不论是通过脉冲侦测并量化,或是使用一些其他的方法,都会提供一个信号来激发传感器,之后再处理这个结果。一旦结果可供利用时,他们会通过直接内存访问通道将此结果放入RAM中。



关键词: MCU CPU DMA

评论

技术专区

关闭