ADuCM3027/ADuCM3029中的SensorStrobe、超低功耗、时间同步传感器数据采样

　　软件概述

　　本部分介绍示例系统的软件流程。

　　图6.初始化和配置步骤

　　图7.通过SPI读取FIFO(利用读命令)：从ADXL363读取数据

　　源代码片段

　　本部分提供关于配置和数据读取的参考源代码片段。

　　pREG__是板支持包引用寄存器的方法。在集成电源管理的ADuCM302x超低功耗ARM Cortex-M3 MCU硬件参考中，同一寄存器称为_。

　　SensorStrobe的RTC配置

　　ADXL363配置

　　在初始化阶段，ADXL363由ADuCM3027/ADuCM3029通过SPI配置。配置期间的每次SPI处理均包括来自ADuCM3027/ADuCM3029的2字节传输。第一个字节给出ADXL363寄存器地址，第二个字节给出要写入寄存器的值。

　　步骤显示在下面的adxl_write_reg函数源代码片段中。代码参见adxl_write_reg部分。

　　adxl_configure函数突出说明了配置ADXL363所需的寄存器写操作，示例应用中使用了这些操作。代码参见adxl_configure部分。

　　关于寄存器和设置的信息，参见ADXL363数据手册。

　　adxl_write_reg

　　ADXL363 FIFO读取

　　当ADXL363达到FIFO水印(960字节)时，会产生一个中断来唤醒MCU，然后通过SPI清空ADXL363 FIFO。

　　系统功耗分析

　　ADuCM3027/ADuCM3029主机处理器负责以下操作：

　　• 在不同功耗模式(视需要而定，例如活动模式和休眠模式)之间切换。

　　• 配置RTC产生采样触发脉冲并发送给ADXL363。

　　• 控制与ADXL363的SPI通信。

　　• 存储来自ADXL363的原始数据(本应用笔记所述系统未实现结果数据的处理或发送)。

　　ADXL363传感器负责以下操作：

　　• 当ADuCM3027 /ADuCM3029触发时，采样并存储原始传感器数据到FIFO缓冲器中。

　　• 响应主机处理器的SPI通信。

　　• 当FIFO缓冲器填满时，中断并唤醒主机处理器。

　　功耗测量

　　下述步骤说明如何监视系统的电流消耗：

　　1. 将应用程序代码载入MCU。

　　2. 将信号源的正端连接到万用表。

　　3. 将万用表的另一端连接到EVAL-ADuCM3029 EZ-KIT的JP6连接器。

　　4. 将信号源的GND连接到EVAL-ADuCM3029 EZ-KIT的GND。

　　5. 移除所有跳线。

　　6. 按电路板上的复位(RESET)按钮。

　　7. 监视源表和万用表上的电流消耗。

　　表2显示了ADuCM3027 /ADuCM3029和ADXL363在本应用笔记所用不同功耗模式下的电流消耗。

　　图8.功耗测量的系统连接图

　　图9和图10分别显示了在传感器数据收集期间，使用和不使用SensorStrobe机制的功耗差异。所有测量都是在ADuCM3027/ADuCM3029 EVAL-ADuCM3029 EZ-KIT上进行的。

　　使用SensorStrobe的功耗测量

　　图9显示了使用SensorStrobe方法的演示系统的电流曲线。SensorStrobe支持主机处理器保持休眠模式，同时产生触发脉冲以驱动传感器捕捉和存储数据样本。测得的平均电流约为4.2 µA。

　　图9.使用SensorStrobe的功耗测量

　　不使用SensorStrobe的功耗测量

　　图10显示了不使用SensorStrobe的样本采集系统的电流曲线。在没有SensorStrobe机制的情况下，主机处理器在RTC中断时唤醒并引起GPIO引脚跳变，从而产生触发脉冲。测得的平均电流约为75 µA。

　　图10.不使用SensorStrobe的功耗测量

　　结语

　　SensorStrobe机制使得传感器采样系统的电流消耗大幅降低。在本应用笔记所述的演示系统中，平均电流消耗从75 µA降至4.2 µA。

　　ADuCM3027/ADuCM3029的SensorStrobe机制可帮助设计人员利用ADXL363的低功耗特性，使功耗降低10倍以上。

　　ADuCM3027/ADuCM3029的SensorStrobe机制对超低功耗系统很有利，可降低整体电流消耗，延长系统的电池寿命。“结构健康监控(SHM)”部分、“医疗保健监护”部分和“环境检测”部分提及了一些可以获益于此的应用。

　　结构健康监控(SHM)

　　SHM中的传感器节点常常部署在无电源的结构中，例如桥梁、塔或偏远场所。定期更换电池是一个麻烦，会提高寿命周期的维护成本。电池寿命很长的传感器节点可显著降低维护成本。

　　医疗保健监护

　　医疗保健监护应用涉及到身体姿势、人员位置和病人生命体征的监测。此类监护设备通常是可穿戴式或植入式，降低系统电流消耗可提升设备的电池状况。

　　环境检测

　　各类环境检测应用，例如空气污染监测、森林防火检测、滑坡检测等，要求将传感器节点部署在偏远地区。这些偏远地区常常缺少供电线路。延长此类节点的电池寿命可降低维护成本。