ag体育平台|创新技术实现低功率MCU设计

By admin in 科技 on 2020年12月31日

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ag体育平台|嵌入式市场渴望以更低的功耗构建更高的性能,这种市场需求现在扩大到许多便携式和墙壁供电的应用。 为了满足这个市场的需要,飞思卡尔致力于将低功耗设计扩大到更广泛的领域。 最近推出的Kinetis系列ARMCortex-M4微控制器是最近的突破。 根据2010年第四季度的数据采样,Kinetis代表基于ARMCortex-M4新核心的第一个合适的普遍市场混合信号MCU集团,也是业界扩展性最低的ARMCortex-M4MCU产品之一。

多种硬件和软件兼容的MCU产品线获得了卓越的性能和内存容量,其扩展性强,从使用超小型QFNPCB的50MHz、32B存储设备,拥有1MB内存和工业用非常丰富的外围设备组10。 低功耗在KinetisMCU设计中充分发挥着核心作用。 这是因为使用了最近的90纳米SG-TFS (分化栅极薄膜存储器)工艺技术,以及使用了很多具备省电功能的标准化、专用外围设备。

创造性的低功率技术技术是任何半导体产品的基本构建模块和要求MCU功耗的重要因素。 KinetisMCU是第一款利用自由核心SG-TFS内存技术优势的产品,它需要获得超高速访问速度,避免电池损耗,旨在解决问题功耗脆弱的市场需求。 在设计SG-TFS位存储单元时,为了将工作电压从1.71V降低到3.6V这样的低范围,在负载路径上使用比较慢的、低电压的晶体管。 在使用2个1.5V电池的应用中,如果电压超过0.9V,电池寿命将不会迅速延长。

这意味着著与以往普遍允许的2V以上的MCU产品相比,1.71V的低电压允许可以大幅缩短电池寿命。 扩展的电压范围不限于片上存储器,虽然是存储器、SRAM、自由尺度的新FlexMemory (可搭载且耐久性高的EEPROM ),但由于仅限于模拟外围设备,因此功率曲线的下端也可以进行倒数的信号测量和调整允许高速转换的信号在低电压(一般为1.2V )下工作,TFS的电压特性也有助于降低运用电流。

由于运行电流与C*V2*f成比例,所以电压上升对有效流过电流的存储器模块非常不利。 必要的电力模式几乎以电池供电为中心,CPU大部分时间用作电力减少或睡眠状态模式。 因此,非常重要的一点是微控制器需要自由选择非常有魅力的电源模式、苏醒源和启动时间,设计者优化外围设备的活动和完全恢复时间,应用于市场需求,最大限度地利用现有的可利用能源飞思卡尔的处理方式为KinetisMCU具备10多种运营、待机、暂停模式,同时具备多个唤醒源(温图1和2 )。

每个运营模式都备有对应的待机模式和暂停模式。 飞思卡尔还推出了几种低漏电模式和新的低漏电觉醒单元(LLWU ),以应对最严格的电力支出。 在生产模式下工作时,CPU可以加快代码的执行,并构建200A/MHz的低功耗。

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对于不需要仅次于总线频率的时间段,可以在极低功率运营(VLPR )模式下使用。 由此,允许CPU频率在2MHz以内,一边使内部调节器进入待机模式,一边维持外围设备和低电压检测(LVD )的全部功能构筑。

在此模式下,通过使用600a~1ma范围的VLPRLDD,在MCU的性能、内存、外围设备的装备不同的情况下,可以节约大幅度的功耗。 待机模式和超低功率待机(VLPW )模式与它们对应的运行模式类似,但CPU不停止,不能使用内存和FlexMemory编程。

外围设备中断开始后,MCU必须解除待机模式,继续执行预期的任务,然后立即完全恢复到低功率状态。 这最大限度地增加了在活动状态和增加功率状态之间频繁迁移的应用程序的平均功耗。
根据总线频率,运营模式Idd可以节约30~60%的功耗。

许多挂起模式获取状态维持和部分逻辑和/或内存的部分或全部关闭。 低漏电挂起(LLS )模式是完全恢复时间为4S的低功率模式,可以减少内部逻辑的电压,最大限度地增加未使用的内部电路的漏电,IDD通常保持在1.2A到7A的范围内。

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超低漏电休止(VLLS )模式更进一步,通过切断内部逻辑,选择性地切断RAM存储器,可以增加电路中未使用的漏电。 每个VLLS模式的不同与RAM拥有级别有关。 在VLLS3模式下,拥有所有RAM。

在VLLS2模式中,部分RAM; VLLS2模式保持RAM,但32字节的寄存器文件可以用于保持重要的应用程序数据。 Kin官方平台etisMCU的一个重要低功率组件是低漏电唤醒单元(LLWU ),在所有低漏电暂停模式下充当唤醒监视器。 LLWU反对最多16个外部输出插槽(可编程上升沿、下降沿或任意切换)和用户可以作为唤醒事件装备的8个内部外围设备。

在低功率模式下,可以选择几个唤醒源,包括低功率计时器、动态时钟、模拟比较器、触摸传感器模块(TSI )和几个插槽中断。 唤醒输出处于激活状态时,只要MCU转移到LLS模式或VLLS模式,就不会启动。 由于时钟最多消耗40%的可用功率,因此KinetisMCU在所有模块上都使用可编程门时钟。 由此,能够重新开始在运用或待机模式中未使用的外围设备的钟表,并且能够维持完全相同的性能和功能。

如果Kinetis设备具有很多通信模块和计时器,这就尤为重要。 此外,通过电源门控制变频器不使用的存储器和逻辑,可以进一步降低溢出电流。

KinetisMCU还包括通过在节能状态下启动倒数系统操作来提高灵活性的低功耗计时器。 这既可以用作标准化计时器,也可以与片上比较器一起用于对比较器输入脉冲进行计数。 最后,低压检测(LVD )单元反对两个低压检测的启动时间点,每个启动时间点有四个警告级别。 可以部署成在电源电压变化时分解退位或中断信号,确保存储器内容和MCU系统状态的安全性。

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