超低功耗無線 MCU:玩轉睡眠模式
發布時間:2023-08-02 來源:安森美 責任編輯:wenwei
【導讀】支持藍牙低功耗 (LE) 的設計可讓設備長時間處於非工作狀態,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製器 (MCU),這對於優化整體係統性能至關重要。
設計人員應當仔細選擇采用藍牙低功耗技術的 MCU 的規格,確定超低功耗的真正含義。這不是對照數據表確定最低電流消耗值,針對應用尋求最佳解決方案並非易事。睡眠模式(又稱低功耗模式或休眠模式)不僅意味著低電流,還需考慮以下幾個因素:
● 電流消耗
● 喚醒源
● 保留內存
● 喚醒時間
● 能夠讀取外部傳感器
電流消耗
睡眠模式下電流消耗少當然很好;並(bing)且(qie)越(yue)少(shao)越(yue)好(hao),但(dan)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)還(hai)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)期(qi)間(jian)的(de)可(ke)用(yong)功(gong)能(neng)。為(wei)實(shi)現(xian)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)下(xia)最(zui)低(di)功(gong)耗(hao),除(chu)了(le)硬(ying)件(jian)需(xu)要(yao)單(dan)個(ge)喚(huan)醒(xing)源(yuan),所(suo)有(you)可(ke)以(yi)關(guan)閉(bi)的(de)硬(ying)件(jian)模(mo)塊(kuai)均(jun)應(ying)關(guan)閉(bi)。通(tong)常(chang),通(tong)用(yong)輸(shu)入(ru)/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用?如果適合,才能獲得最低睡眠電流。
喚醒源
如果 GPIO 喚huan醒xing源yuan不bu足zu以yi滿man足zu應ying用yong需xu求qiu,則ze應ying深shen入ru研yan究jiu睡shui眠mian模mo式shi的de功gong能neng,尋xun找zhao其qi他ta可ke用yong的de喚huan醒xing源yuan。您nin的de應ying用yong可ke能neng需xu要yao同tong時shi具ju有you多duo個ge喚huan醒xing源yuan,例li如ru定ding時shi器qi、monibijiaoqihuoqitazixitongshijian。raner,zaishuimianmoshixiaqiyongdegongnenghuizengjiadianliuxiaohao,shejirenyuanyingdangshenshensikao,tongguanquanju,erfeijinguanzhushujubiaozhongdezuidishuimiandianliuzhi。
保留內存
保留內存在睡眠模式下也會消耗大量電流。保留內存並非始終必需,僅在應用有任務調度程序、實時操作係統 (RTOS) 或保持無線連接時為必要選項。需要保留多少內存具體取決於應用需求、無wu線xian堆dui棧zhan和he硬ying件jian設she計ji。我wo們men可ke以yi從cong硬ying件jian設she計ji入ru手shou,如ru果guo內nei存cun電dian路lu設she計ji為wei全quan部bu保bao留liu或huo不bu保bao留liu,將jiang會hui為wei大da量liang未wei使shi用yong的de內nei存cun供gong電dian。如ru果guo粒li度du太tai低di,比bi如ru 1 KB,硬件電源開關的數量就會很多,導致漏電功耗增加。一般而言,實踐中常采用 8 KB,這一粒度可滿足需求,且複雜性低,漏電較少。無線堆棧應盡量減少保持連接時所需的內存,且應用設計也應限製保留內存量。
喚醒時間
喚醒時間(從睡眠模式中喚醒所需的時間)與yu保bao留liu內nei存cun密mi切qie相xiang關guan。當dang然ran,應ying用yong必bi須xu盡jin快kuai啟qi動dong並bing響xiang應ying,但dan喚huan醒xing時shi間jian也ye會hui影ying響xiang功gong耗hao。喚huan醒xing時shi間jian越yue短duan,就jiu可ke以yi更geng快kuai地di完wan成cheng處chu理li工gong作zuo並bing再zai次ci進jin入ru睡shui眠mian狀zhuang態tai。保bao留liu內nei存cun能neng提ti高gao喚huan醒xing速su度du,但dan也ye會hui增zeng加jia睡shui眠mian電dian流liu。因yin此ci,設she計ji人ren員yuan應ying理li性xing判pan斷duan,洞dong見jian本ben質zhi,了le解jie應ying用yong的de關guan鍵jian細xi節jie。
最後,除了睡眠和喚醒,睡眠模式還能擁有其他功能嗎?大多數無線 MCU 可以在睡眠模式下使用實時時鍾 (RTC),有些則提供了更令人興奮的選項——讀取外部傳感器!如果您的應用需要監測傳感器,並且一直保持睡眠模式,僅在傳感器達到閾值時才會喚醒。目前有些無線 MCU 能夠滿足這種需求。
安森美(onsemi)的無線 MCU RSL15 支持超低睡眠電流和調製解調器藍牙應用的配置要求,具備 GPIO 喚醒、睡眠智能感應模式讀取傳感器等功能,兼具超低功耗和設計靈活性,可滿足您的應用需求。圖 1 顯示 RSL15 的最低睡眠電流僅為 36 nA。
圖 1:RSL15 MCU 數據表
硬件和固件係統設計工程師須全麵透徹地了解睡眠模式,才能打造出高效的超低功耗無線 MCU,仔細考慮電流消耗、喚醒源、內存保留、喚醒時間和傳感器監測功能,為互聯設備、智能家居、智能建築、智能工業、智能城市等應用定製最佳係統設計方案。
了解更多有關 RSL15 和安森美其他MCU(支持安森美藍牙低功耗規範提供的功能)的信息。
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