список тем тестування презентації історія створення  |
 |
 |
 |
 |
4.7. Мінімізація енергоспоживання в системах на основі МК
Малий рівень енергоспоживання є часто визначальним чинником при виборі способу реалізації цифровової управляючої системи. Сучасні МК надають користувачу великі можливості в плані економії енергоспоживання і мають, як правило, наступні основні режими роботи:
- активний режим (Run mode) - основний режим роботи МК. В цьому режимі МК виконує робочу програму, і всі його ресурси доступні. Споживана потужність має максимальне значення PRUN. Більшість сучасних МК виконана по КМОП-технології, тому потужність споживання в активному режимі сильно залежить від тактової частоти;
- режим очікування (Wait mode, Idle mode або Halt mode). В цьому режимі припиняє роботу центральний процесор, але продовжують функціонувати периферійні модулі, які контролюють стан об'єкту управління. При необхідності сигнали від периферійних модулів переводять МК в активний режим, і робоча програма формує необхідні управляючі дії. Перевід МК з режиму очікування в робочий режим здійснюється по перериваннях від зовнішніх джерел або периферійних модулів, або при скиданні МК. В режимі очікування потужність споживання МК PWAIT знижується в порівнянні з активним режимом в 5-10 раз;
- режим зупинки (Stop mode, Sleep mode або Power Down mode). В цьому режимі припиняє роботу як центральний процесор, так і більшість периферійних модулів. Перехід МК із стану зупинки в робочий режим можливий, як правило, тільки по перериваннях від зовнішніх джерел або після подачі сигналу скидання. В режимі зупинки потужність споживання МК PSTOP знижується в порівнянні з активним режимом приблизно на три порядки і складає одиниці мікроватів.
Два останні режими називають режимами зниженого енергоспоживання. Мінімізація енергоспоживання системи на МК досягається за рахунок оптимізації потужності споживання МК в активному режимі, а також використовування режимів зниженого енергоспоживання. При цьому необхідно мати на увазі, що режими очікування і зупинки істотно відрізняються часом переходу з режиму зниженого енергоспоживання в активний режим. Вихід з режиму очікування звичайно відбувається протягом 3-5 періодів синхронізації МК, тоді як затримка виходу з режиму зупинки складає декілька тисяч періодів синхронізації. Окрім зниження динаміки роботи системи значний час переходу в активний режим є причиною додаткової витрати енергії.
Потужність споживання МК в активному режимі є однією з найважливіших характеристик контролера. Вона в значній мірі залежить від напруги живлення МК і частоти тактуючого сигналу.
Залежно від діапазону живлячих напруг всі МК можна розділити на три основні групи:
- МК з напругою живлення 5,0 В±10%. Ці МК призначені, як правило, для роботи у складі пристроїв з живленням від промислової або побутової мережі, мають розвинені функціональні можливості і високий рівень енергоспоживання.
- МК з розширеним діапазоном напруг живлення: від 2,0 -3,0 В до 5,0-7,0 В. МК даних груп можуть працювати у складі пристроїв як з мережним, так і з автономним живленням.
- МК із зниженою напругою живлення: від 1,8 до 3 В. Ці МК призначені для роботи в пристроях з автономним живленням і забезпечують економну витрату енергії елементів живлення.
Залежність струму споживання від напруги живлення МК майже прямо пропорційна. Тому зниження напруги живлення вельми істотно знижує потужність споживання МК. Необхідно, проте, мати на увазі, що для багатьох типів МК з пониженням напруги живлення зменшується максимально допустима частота тактування, тобто виграш в споживаній потужності супроводжується зниженням продуктивності системи.
Більшість сучасних МК виконана за технологією КМОП, тому потужність споживання в активному режимі PRUN практично прямо пропорційна тактовій частоті. Тому, вибираючи частоту тактового генератора, не слід прагнути гранично високої швидкодії МК в задачах, які цього не вимагають. Часто визначальним чинником виявляється роздільна здатність вимірників або формувачів тимчасових інтервалів на основі таймера або швидкість передачі даних по послідовному каналу.
