低消費電力マイクロコントローラーを選択するにはどうすればよいですか?


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Cortex-M0 +からNXPフリースケールは、彼らが世界をリードするエネルギー効率を持っていると主張します。

TI Wolverineはまた、消費電力を半分に削減し、メモリ、ペリフェラル、スタンバイ、およびアクティブで最も電力が低いと主張しています。

一部のデータロギングアプリケーションで、消費量が少ないプラットフォームはどれですか。サンプリングレートが約3200Hzの3チャンネルセンサーがあります。

回答:


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TIのMSP430は低電力でよく知られています。MSP430F1101を、マイクロコントローラー、電圧レギュレーター、リセット回路を含むアプリケーションで使用しました。コントローラーをアクティブにすると、消費電力は通常5 A 未満です。 μ

それはあなたのニーズに依存します。私のコントローラーは高速を必要としなかったので、32.768kHzの水晶でそれを操作することができました。これは、例えば4MHzと比較して多くの電力を節約します。更新レートが3200Hzであるとすると、32.768kHzクリスタルは遅すぎる可能性があります。サンプルあたり10命令しか実行できません。
MSP430F1101Aの仕様は、1 MHzおよび2.2 V で160 Aです。この電流は周波数に対してほぼ線形であるため、100kHzでは約16 Aになります。これは3Vで48 Wです。次に、定格が290mAhの単一のCR2430コイン電池で250日間動作します。それはパワーダウンモードを使わなくてもです。マイクロコントローラを0.7置くことができる場合μμμμほとんどの場合、これを簡単に数年に拡張できるスタンバイモード。
それを備えたオペアンプが必要な場合は、LPV521があり、それは無理に0.4 A を必要としますここでも説明しますμ

ARMのWebサイトにあるCortex-M0の数値に注意してください。52 W / MHz以下は確かに素晴らしいですが、それは単なるコアであり、完全なコントローラーにはさらに多くのものが必要です。LPC1102は、例えば、550だ12MHzのと3.3Vの2ミリアンペア、消費 W / MHzのを。ARM図の10倍、MSP430が必要とするもののほぼ2倍。 ウルヴァリンはまだ実際の製品ではないようです。 μμ

編集1:

3 3200バイト/秒は、スタンドアロンの低消費電力アプリケーションには非常に多くなります。15分未満で64Mbフラッシュを満たします。データが16ビットの場合、7分未満です。そして次に何をしますか?PCと接続してデータを収集していないと思いますが、そうでなければ、それほど低い電力は必要ないでしょう。しかし、15分で終了する場合、低電力はばかげた要件ですが、フラッシュがマイクロコントローラーよりもはるかに多くを必要とすることは言うまでもありません。×

編集2:

ああ、ワイヤレス!それは新しいです。これは、マイクロコントローラよりもはるかに問題になる可能性があります。1mA未満が達成可能であることがわかっていますが、RFトランシーバーはアクティブな場合、多くの場合100〜150mWを必要とします。これに対する解決策を見つけてみてください。ほとんどの場合、トランシーバーの電源を切る必要がありますが、再びアクティブになるまでに時間がかかる場合があります。1%のデューティサイクルでも、マイクロコントローラーよりもはるかに多くの電力を消費します。トランシーバーの仕様はまだありますか?


サンプルごとの指示を計算する方法は?1MHz / 3.2KHz /命令あたりの平均サイクル=サンプルあたりの命令?
pstan

@pstan-はい。1命令あたりのサイクル数は多くのコントローラー1に対応しているため、1 MHzでは、データを処理するために320命令の時間を要します。Flashに書き込みたい場合は、配列内に多数のサンプルを収集し、それらをページ書き込みでダンプします。私の回答の編集についてコメントできますか?
stevenvh

私のセンサーにはFIFOバッファーが組み込まれているので、ページ書き込みを行うのに十分な時間があります。また、ワイヤレス経由でデータをダウンロードするためのネットワークプロセッサもあります。センサーはイベントを記録し、後で転送します。
2012年

データシートによると、20kbpsバーストモードの場合、15mAのアクティブTXピーク電流、17mAのアクティブRXピーク電流、および5.9mAの平均。
スタン

@pstan-20kbpsのバートモードでは機能しません。少なくとも80kbpsのデータがある(1バイト/サンプル/チャネルを想定)。双方向通信が必要だと私が思うなら、32mA、なんと3.3Vでしょうか?それは105mWです。どれくらい速く送信できますか?たとえば250 kbpsの場合、80 kbpsを送信するには、1/3の時間トランシーバーをオンにする必要があります。平均電力は35mW、またはマイクロコントローラーが使用する100倍になります。CR2032バッテリーは1日で消耗します。
stevenvh

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一部のデータロギングアプリケーションで、消費量が少ないプラットフォームはどれですか。

データロガーはどれくらいの長さですか?

「XがYを実行する一部のデータロギングアプリケーションでは」はXとYの両方に依存します。

要件をより厳格に定義する必要があり、メーカーはプロモーションテクのウィッシュリストだけでなく、実際のデータシートを提供する必要があります。(これらは利用できる場合がありますが、具体的にリクエストする必要があるようです)。

データ集約型の場合、おそらく最低のmW / MHzプロセッサです。

スリープ-通常モードでは、スリープ+ RTC + NMIモードが最も低いモードである可能性があります。

Wolverineは、RTCが実行されているスタンバイ状態で約360 nAを主張しています。これは3.2 mAh /年です。
利用可能な最小のリチウムコインセルは、バッテリーの実用的な保管寿命のために、おそらくスタンバイ状態でプロセッサを実行します。おそらく、大規模なWeston標準セルから1つを100年使用できます。

M0には多くのフレーバーがあり、その多くは低電力ですが、例外的に低電力ではありません。トップエンドM0はウルヴァリンよりも処理能力が高く(そうでない場合もある)、uW / Mhzの動作がはるかに少ないと主張しているプロモーション素材に完全に基づいているようですが、スタンバイ電流が向上する可能性は低いようです。

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