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低功耗MCU尽显威力,智能手表续航大幅提升

时间:2024-05-22 18:26:19 科技赋能

:延长电池寿命是智能手表首要发展考虑因素。

为了实现这一目标,设计人员必须选择在工作/动态模式下功耗更低、同时能够保持高性能运行的微控制器(MCU),并引入快速唤醒功能,使MCU保持在睡眠或休眠模式尽可能多。

空闲模式进一步降低了整体系统功耗。

如何定义所谓的智能手表?基本上,智能手表是一种外观像手表的可穿戴计算设备。

当与智能手机无线连接时,可以提供更多智能功能。

常见功能包括日历通知、电子邮件或短信提醒。

如果还内置传感器,例如加速度计或温度传感器,智能手表可以帮助记录和监控用户的锻炼进度、表现和心率。

有些手表还可以通过用户手机的低功耗蓝牙 (LE) 连接来控制音乐、阅读短信,甚至直接通过手表接听电话。

那么,智能手表开发人员的关键设计考虑因素是什么?在产品设计过程中,很容易不自觉地想要添加更多、更强大的功能。

然而,功能强大的手表应用通常需要相对强大的处理器,而强大的处理器通常非常耗电,导致性能改进的额外效果被功耗所抵消。

毕竟,无论功能多么强大,谁会愿意购买一款每隔几个小时就需要充电的智能手表呢?为了延长电池寿命,最好的方法是在考虑系统的核心——中央微控制器(MCU)时选择主动/动态模式下功耗较低的组件。

在系统设计方面,智能手表的中央微控制器必须能够在大部分时间保持在睡眠模式。

当必须唤醒系统执行任务时,不得影响系统性能并在尽可能短的时间内关闭。

唤醒。

在工作/动态模式下保持低功耗 当然,设计者希望在不牺牲性能的情况下拥有最低功耗的工作模式。

但如果只是一味地降低工作/动态模式下的功耗,同样会降低功耗。

微控制器的运算速度导致微控制器要花更多的时间处于工作模式才能完成任务并进入功耗较低的睡眠模式,最终会增加系统的平均功耗。

另外,大家都知道,系统的工作电压越低,电池的寿命就越长。

有些微控制器声称工作电压可以低至1.8伏(V),但实际上,当它们的工作电压为1.8V时,不仅运算速度降低,而且一些外围功能可能无法正常运行。

这些其实都是不可能的。

帮助系统降低功耗的技术。

目前市场上已有厂商推出了能够以低功耗维持高性能运行的微控制器。

例如,Atmel的SAM4L微控制器系列可以在不改变产品规格的情况下,维持低至1.68V的工作电压并保持最高性能,其外围操作也不受影响。

根据斐波那契基准,该系列是市场上运行/动态模式功耗最低(90μA/MHz)的ARM Cortex-M4微控制器。

如果添加功率缩放技术,则可以进一步平衡最大时钟速度和功耗。

此外,如果设计人员选择提供不同稳压器选项的微控制器,则可以进一步降低主动/动态模式下的系统功耗。

例如,降压或开关稳压器在工作电压为2至3.6V时可以提供更高的功率,或者线性稳压器在1.68至3.6V范围内工作并具有更高的抗噪能力,同时稳压器可以在工作电压范围内达到最高功率。

范围小于2.3V。