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设计超低功耗的嵌入式应用(三)

发布时间:2024-05-18 发布时间:
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  不是所有便携式系统都像图1所示的系统这么简单。详情参见设计超低功耗的嵌入式应用(一)(二),图3给出了可穿戴电子设备的典型方框图。由于存在大量功能块和子系统,设计复杂性进一步提高。

  一个符合逻辑的办法是将整个系统拆分为不同的子系统,并分析各个子系统的功耗。这也有助于简化电源域的设计,从而实现低功耗功能。

  显示和触摸控制器部分的功耗主要取决于背光驱动和显示屏本身。大多数设计都针对显示屏采用基于定时器的超时断电模式。一般说来,在固定时间T1后,背光会降至50%的占空比,又过了时间T2后,显示屏会完全关闭。这时即使是触摸控制器也可被关闭或进入断电模式,具体取决于使用情境。这样,设计人员就可绘制这个功能块的电流曲线,进而获得典型电流。

  图3:手表的高层次方框图

  无线控制器(如面向蓝牙的控制器)通常是低功耗的。这种控制器能通过一定方式在高低功耗模式之间切换。无线控制器数据表中的典型数值是我们在不对系统性能分析情况下能获得的最贴近的功耗估算数据。不过我们要记住考虑到器件在不同电源模式之间的占空比。

  传感器电流主要取决于激励电流和模拟前端(AFE)的功耗。赛普拉斯的PSoC 4等器件拥有ADC等内置模拟功能和其它AFE组件,这就使得设计人员能通过固件命令给不同的功能块动态断电。这种控制和精细粒度级别可进一步提高低功耗设计的效率。

  对涉及多控制器和多工作模式的复杂设计而言,在电源电路设计时要注意适应不同的可控电源域。这样,一个待机电源域上的单个控制器就能有效控制其它域。这种架构或许成本会比较高,但却能保持非常低的功耗。

  在明确各个子部分后,可采用以下几种方法对每个子部分进行功耗优化:

  1. 关闭调节器以关闭整个子部分

  2. 将不使用的外设进行断电

  3. 使用微控制器的低功耗模式降低平均功耗


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