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支持藍牙低功耗 (LE) 的設(shè)計可讓設(shè)備長時間處于非工作狀態(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),這對于優(yōu)化整體系統(tǒng)性能至關(guān)重要。
設(shè)計人員應當仔細選擇采用藍牙低功耗技術(shù)的 MCU 的規(guī)格,確定超低功耗的真正含義。這不是對照數(shù)據(jù)表確定最低電流消耗值,針對應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,還需考慮以下幾個因素:
- 電流消耗
- 喚醒源
- 保留內(nèi)存
- 喚醒時間
- 能夠讀取外部傳感器
睡眠模式下電流消耗少當然很好,并且越少越好,但設(shè)計人員還必須考慮睡眠模式期間的可用功能。為實現(xiàn)睡眠模式下最低功耗,除了硬件需要單個喚醒源,所有可以關(guān)閉的硬件模塊均應關(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用需求,則應深入研究睡眠模式的功能,尋找其他可用的喚醒源。您的應用可能需要同時具有多個喚醒源,例如定時器、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增加電流消耗,設(shè)計人員應當審慎思考,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消耗大量電流。保留內(nèi)存并非始終必需,僅在應用有任務調(diào)度程序、實時操作系統(tǒng) (RTOS) 或保持無線連接時為必要選項。需要保留多少內(nèi)存具體取決于應用需求、無線堆棧和硬件設(shè)計。我們可以從硬件設(shè)計入手,如果內(nèi)存電路設(shè)計為全部保留或不保留,將會為大量未使用的內(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,且復雜性低,漏電較少。無線堆棧應盡量減少保持連接時所需的內(nèi)存,且應用設(shè)計也應限制保留內(nèi)存量。
04喚醒時間喚醒時間(從睡眠模式中喚醒所需的時間)與保留內(nèi)存密切相關(guān)。當然,應用必須盡快啟動并響應,但喚醒時間也會影響功耗。喚醒時間越短,就可以更快地完成處理工作并再次進入睡眠狀態(tài)。保留內(nèi)存能提高喚醒速度,但也會增加睡眠電流。因此,設(shè)計人員應理性判斷,洞見本質(zhì),了解應用的關(guān)鍵細節(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時時鐘 (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(jiān)測傳感器,并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。
安森美的無線 MCU RSL15支持超低睡眠電流和調(diào)制解調(diào)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(shè)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(shù)據(jù)表
硬件和固件系統(tǒng)設(shè)計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,仔細考慮電流消耗、喚醒源、內(nèi)存保留、喚醒時間和傳感器監(jiān)測功能,為互聯(lián)設(shè)備、智能家居、智能建筑、智能工業(yè)、智能城市等應用定制最佳系統(tǒng)設(shè)計方案。
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原文標題:您真的了解睡眠模式對超低功耗無線MCU有多重要嗎?(內(nèi)附活動中獎名單)
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