மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களில் மின் நுகர்வு குறைத்தல்

பைக்குகள், லாரிகள் மற்றும் கார்கள் (ஆமாம், டெஸ்லாஸைத் தவிர்த்து) நகர்த்துவதற்கு எரிவாயு (பெட்ரோல் / டீசல்) முக்கியமானது போலவே, பெரும்பாலான மின்னணு பயன்பாடுகளுக்கும் மின்சாரம் உள்ளது, மேலும் பொதுவாக பேட்டரி (வரையறுக்கப்பட்ட ஆற்றல்) இயங்கும், வழக்கமான மொபைல் போன்களிலிருந்து ஸ்மார்ட் ஹோம் சாதனங்கள் வரை.

பேட்டரி சக்தியின் வரையறுக்கப்பட்ட தன்மை, இந்த சாதனங்களின் மின் நுகர்வு வீதத்தை ஏற்றுக்கொள்வதையும் பயன்படுத்துவதையும் ஊக்குவிக்க நியாயமானதாக இருக்க வேண்டும் என்பதை உறுதிப்படுத்த வேண்டியதன் அவசியத்தைக் குறிக்கிறது. குறிப்பாக IoT அடிப்படையிலான சாதனங்களுடன், ஒரு சாதனம் 8 - 10 ஆண்டுகள் வரை ஒரே கட்டணத்தில் பேட்டரி மாற்றாமல் நீடிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கலாம்.

இந்த போக்குகள் உட்பொதிக்கப்பட்ட அமைப்புகளின் வடிவமைப்பில் குறைந்த சக்தியைக் கருத்தில் கொண்டு பல ஆண்டுகளாக, வடிவமைப்பாளர்கள், பொறியியலாளர்கள் மற்றும் உற்பத்தியாளர்கள் பல கட்டங்களில் தயாரிப்புகளால் நுகரப்படும் சக்தியை திறம்பட நிர்வகிப்பதற்கான பல புத்திசாலித்தனமான வழிகளை உருவாக்கியுள்ளனர், அவை நீண்ட காலம் நீடிக்கும் என்பதை உறுதிப்படுத்துகின்றன. ஒற்றை கட்டணம். இந்த நுட்பங்கள் நிறைய மைக்ரோகண்ட்ரோலரில் கவனம் செலுத்துகின்றன, இது பெரும்பாலான சாதனங்களின் இதயமாகும். இன்றைய கட்டுரையில், இந்த நுட்பங்களில் சிலவற்றையும், மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களில் மின் நுகர்வு குறைக்க அவை எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதையும் ஆராய்வோம். ஒரு நுண்செயலி குறைந்த சக்தியைப் பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் அது எல்லா இடங்களிலும் மைக்ரோகண்ட்ரோலரில் வைக்கப்படலாம் என்றாலும், நுண்செயலி மைக்ரோகண்ட்ரோலரிலிருந்து எவ்வாறு வேறுபடுகிறது என்பதை அறிய இணைப்பைப் பின்தொடரவும்.

மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களுக்கான சக்தி சேமிப்பு நுட்பங்கள்

1. தூக்க முறைகள்

தூக்க முறைகள் (பொதுவாக குறைந்த சக்தி முறைகள் என குறிப்பிடப்படுகின்றன) மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களில் மின் நுகர்வு குறைப்பதற்கான மிகவும் பிரபலமான நுட்பமாகும். அவை பொதுவாக மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களின் சில சாதனங்களை இயக்கும் சில சுற்றுகள் அல்லது கடிகாரங்களை முடக்குவதை உள்ளடக்குகின்றன.

கட்டிடக்கலை மற்றும் உற்பத்தியாளரைப் பொறுத்து, மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள் வழக்கமாக வெவ்வேறு வகையான தூக்க முறைகளைக் கொண்டுள்ளனர், ஒவ்வொரு பயன்முறையும் மற்றவற்றுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக உள் சுற்றுகள் அல்லது புறங்களை முடக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளன. தூக்க முறைகள் பொதுவாக ஆழ்ந்த தூக்கம் அல்லது முடக்கம், செயலற்ற மற்றும் டோஸ் முறைகள் வரை இருக்கும்.

கிடைக்கக்கூடிய சில முறைகள் கீழே விளக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த முறைகளின் பண்புகள் மற்றும் பெயர் உற்பத்தியாளருக்கு உற்பத்தியாளருக்கு மாறுபடலாம் என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

நான். செயலற்ற / தூக்க பயன்முறை

வடிவமைப்பாளர்கள் செயல்படுத்த குறைந்த சக்தி முறைகளில் இது பொதுவாக எளிமையானது. இந்த முறை மைக்ரோகண்ட்ரோலரை மிக விரைவான விகிதத்தில் முழு செயல்பாட்டிற்கு திரும்ப அனுமதிக்கிறது. ஆகவே, இது சிறந்த பயன்முறையில்லை, சாதனத்தின் சக்தி சுழற்சி என்றால், தூக்க பயன்முறையை விட்டு வெளியேற வேண்டும், ஏனெனில் அதிக அளவு சக்தி வரையப்படுவதால், மைக்ரோகண்ட்ரோலர் தூக்க பயன்முறையிலிருந்து வெளியேறும் போது. காத்திருப்பு பயன்முறையிலிருந்து செயலில் உள்ள பயன்முறைக்குத் திரும்புவது பொதுவாக குறுக்கீடு அடிப்படையிலானது. MCU முதன்மை உயர் அதிர்வெண் கடிகாரம் இயங்கும்போது CPU சுற்றுகளை இயக்கும் கடிகார மரத்தை அணைப்பதன் மூலம் இந்த முறை மைக்ரோகண்ட்ரோலரில் செயல்படுத்தப்படுகிறது. இதன் மூலம், விழித்தெழுதல் தூண்டுதல் செயல்படுத்தப்பட்டவுடன் உடனடியாக CPU மீண்டும் செயல்பாடுகளைத் தொடங்க முடியும். மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களுக்கான குறைந்த சக்தி முறைகளில் சிக்னல்களை துண்டிக்க கடிகார கேட்டிங் விரிவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் இந்த முறை CPU முழுவதும் கடிகார சமிக்ஞைகளை திறம்படக் கொண்டுள்ளது.

ii. காத்திருப்பு முறை

காத்திருப்பு முறை மற்றொரு குறைந்த சக்தி பயன்முறையாகும், இது வடிவமைப்பாளர்களுக்கு செயல்படுத்த எளிதானது. இது செயலற்ற / தூக்க பயன்முறையுடன் மிகவும் ஒத்திருக்கிறது, ஏனெனில் இது CPU முழுவதும் கடிகார வாயிலைப் பயன்படுத்துவதையும் உள்ளடக்கியது, ஆனால் ஒரு முக்கிய வேறுபாடு என்னவென்றால், இது செயலற்ற / தூக்க பயன்முறையில் வழக்கமாக இல்லாத ராமின் உள்ளடக்கத்தில் மாற்றத்தை அனுமதிக்கிறது. காத்திருப்பு பயன்முறையில், டி.எம்.ஏ (நேரடி நினைவக அணுகல்), சீரியல் போர்ட்ஸ், ஏ.டி.சி மற்றும் ஏ.இ.எஸ் சாதனங்கள் போன்ற அதிவேக சாதனங்கள் CPU விழித்தவுடன் உடனடியாக கிடைப்பதை உறுதிசெய்து கொண்டே இயங்குகின்றன. சில MCU க்காக, ரேம் செயலில் உள்ளது மற்றும் CPU தலையீடு இல்லாமல் தரவை சேமித்து பெற அனுமதிக்கும் DMA ஆல் அணுகலாம். இந்த பயன்முறையில் வரையப்பட்ட சக்தி குறைந்த சக்தி மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களுக்கு 50uA / MHZ வரை குறைவாக இருக்கலாம்.

iii. ஆழமான தூக்க முறை

ஆழ்ந்த தூக்க பயன்முறை, பொதுவாக மைக்ரோகண்ட்ரோலருக்குள் அதிக அதிர்வெண் கடிகாரங்கள் மற்றும் பிற சுற்றுகளை முடக்குவதை உள்ளடக்கியது, இது கண்காணிப்பு டைமர், பிரவுன் அவுட் கண்டறிதல் மற்றும் மீட்டமைவு சுற்றுகளில் உள்ள சக்தி போன்ற முக்கியமான கூறுகளை இயக்க பயன்படும் கடிகார சுற்றுகளை மட்டுமே விட்டுச்செல்கிறது. ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை மேம்படுத்த பிற MCU கள் இதில் பிற கூறுகளை சேர்க்கலாம். இந்த பயன்முறையில் மின் நுகர்வு குறிப்பிட்ட MCU ஐப் பொறுத்து 1uA ஆக குறைவாக இருக்கலாம்.

iv. நிறுத்து / முடக்கு பயன்முறை

சில மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள் இந்த கூடுதல் பயன்முறையின் வெவ்வேறு மாறுபாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்த பயன்முறையில், உயர் மற்றும் குறைந்த ஊசலாட்டங்கள் பொதுவாக முடக்கப்படுகின்றன, அவை சில உள்ளமைவு பதிவேடுகள் மற்றும் பிற முக்கியமான கூறுகளை மட்டுமே விட்டு விடுகின்றன.

மேலே குறிப்பிட்டுள்ள அனைத்து தூக்க முறைகளின் அம்சங்களும் MCU இலிருந்து MCU க்கு வேறுபடுகின்றன, ஆனால் கட்டைவிரலின் பொதுவான விதி; ஆழ்ந்த தூக்கம், தூக்கத்தின் போது முடக்கப்பட்ட சாதனங்களின் எண்ணிக்கை, மற்றும் நுகரப்படும் சக்தியின் அளவு குறைவு, இருப்பினும், இது வழக்கமாக பொருள்படும்; கணினியை மீண்டும் பெற அதிக அளவு ஆற்றல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த மாறுபாட்டைக் கருத்தில் கொண்டு, அமைப்பின் விவரக்குறிப்பைப் பாதிக்கும் சமரசங்களைச் செய்யாமல் பணிக்கு சரியான MCU ஐத் தேர்ந்தெடுப்பது வடிவமைப்பாளரின் பொறுப்பாகும்.

2. செயலி அதிர்வெண்ணின் டைனமிக் மாற்றம்

மைக்ரோகண்ட்ரோலரால் நுகரப்படும் சக்தியின் அளவை திறம்பட குறைப்பதற்கான பரவலாக பிரபலமான மற்றொரு நுட்பமாகும். இது இதுவரை பழமையான நுட்பம் மற்றும் தூக்க முறைகளை விட சற்று சிக்கலானது. இது செயலி கடிகாரத்தை மாறும் வகையில் ஃபார்ம்வேரை உள்ளடக்கியது, செயலியின் அதிர்வெண் மற்றும் நுகரப்படும் சக்தியின் அளவு ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான உறவு நேரியல் (கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி) என்பதால் உயர் மற்றும் குறைந்த அதிர்வெண் இடையே மாறி மாறி வருகிறது.

இந்த நுட்பத்தை செயல்படுத்துவது பொதுவாக இந்த முறையைப் பின்பற்றுகிறது; கணினி செயலற்ற நிலையில் இருக்கும்போது, ​​ஃபார்ம்வேர் கடிகார அதிர்வெண்ணை குறைந்த வேகத்தில் அமைத்து சாதனம் சில சக்தியைச் சேமிக்க அனுமதிக்கிறது, மேலும் கணினி அதிக கணக்கீடுகளைச் செய்ய வேண்டியிருக்கும் போது, ​​கடிகார வேகம் மீண்டும் மேலே கொண்டு வரப்படுகிறது.

செயலி அதிர்வெண்ணை மாற்றுவதற்கான எதிர் விளைவிக்கும் காட்சிகள் உள்ளன, இது பொதுவாக மோசமாக வளர்ந்த ஃபார்ம்வேரின் விளைவாகும். கணினி கனமான கணக்கீடுகளைச் செய்யும்போது கடிகார அதிர்வெண் குறைவாக வைக்கப்படும்போது இத்தகைய காட்சிகள் எழுகின்றன. இந்த சூழ்நிலையில் குறைந்த அதிர்வெண் என்பது கணினி நிர்ணயிக்கப்பட்ட பணியைச் செய்வதற்கு தேவையானதை விட அதிக நேரம் எடுக்கும் என்பதோடு வடிவமைப்பாளர்கள் சேமிக்க முயன்ற அதே அளவிலான சக்தியைக் குவிக்கும். எனவே, இந்த நுட்பத்தை நேர சிக்கலான பயன்பாடுகளில் செயல்படுத்தும்போது கூடுதல் கவனம் செலுத்த வேண்டும்.

3. குறுக்கீடு கையாளுதல் நிலைபொருள் கட்டமைப்பு

மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களில் மின் நிர்வாகத்தின் மிக தீவிர நுட்பங்களில் இதுவும் ஒன்றாகும். எஸ்.சி.ஆர் பதிவேட்டில் தூக்கத்தில் இருந்து வெளியேறும் பிட் கொண்ட ARM கார்டெக்ஸ்-எம் கோர்கள் போன்ற சில மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களால் இது சாத்தியமானது. இந்த பிட் மைக்ரோகண்ட்ரோலருக்கு குறுக்கீடு வழக்கத்தை இயக்கிய பின் தூங்கும் திறனை வழங்குகிறது. இந்த முறையில் சீராக இயங்கும் பயன்பாடுகளின் எண்ணிக்கையில் ஒரு வரம்பு இருக்கும்போது, ​​இது புல சென்சார்கள் மற்றும் பிற, நீண்ட கால, தரவு சேகரிப்பு அடிப்படையிலான பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் பயனுள்ள நுட்பமாக இருக்கலாம்.

எனது சொந்த கருத்தில் உள்ள பிற நுட்பங்களில் பெரும்பாலானவை ஏற்கனவே மேலே குறிப்பிட்டவற்றின் மாறுபாடுகள் ஆகும். எடுத்துக்காட்டாக, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட புற கடிகார நுட்பம் அடிப்படையில் தூக்க முறைகளின் மாறுபாடாகும், இதில் வடிவமைப்பாளர் புறங்களை இயக்க அல்லது அணைக்க தேர்வு செய்கிறார். இந்த நுட்பத்திற்கு இலக்கு மைக்ரோகண்ட்ரோலரைப் பற்றிய ஆழமான அறிவு தேவைப்படுகிறது, மேலும் இது மிகவும் தொடக்க நட்பாக இருக்காது.

4. பவர் உகந்த நிலைபொருள்

மைக்ரோகண்ட்ரோலரால் நுகரப்படும் சக்தியின் அளவைக் குறைப்பதற்கான சிறந்த வழிகளில் ஒன்று திறமையான மற்றும் உகந்த ஃபார்ம்வேரை எழுதுவதன் மூலம். இது ஒரு நேரத்திற்கு CPU ஆல் செய்யப்படும் வேலையின் அளவை நேரடியாக பாதிக்கிறது, மேலும் இது நீட்டிப்பால் மைக்ரோகண்ட்ரோலரால் நுகரப்படும் சக்தியின் அளவிற்கு பங்களிக்கிறது. ஒவ்வொரு தேவையற்ற அறிவுறுத்தலும் செயல்படுத்தப்படுவதால் குறைக்கப்பட்ட குறியீடு அளவு மற்றும் சுழற்சிகளை உறுதிப்படுத்த ஃபார்ம்வேரை எழுதும் போது முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும், இது பேட்டரியில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றலின் ஒரு பகுதி வீணாகிறது. உகந்த ஃபார்ம்வேர் மேம்பாட்டிற்கான சில பொதுவான சி அடிப்படையிலான உதவிக்குறிப்புகள் கீழே உள்ளன;

1. சக்தியை நுகரும் வரிசைகள், கட்டமைப்புகள் போன்றவற்றை இயக்கநேர நகலெடுப்பதைத் தடுக்க முடிந்தவரை “நிலையான கான்ஸ்ட்” வகுப்பைப் பயன்படுத்தவும்.
2. சுட்டிகள் பயன்படுத்தவும். ஆரம்பத்தில் இருப்பவர்களுக்குப் புரிந்துகொள்ள அவை சி மொழியின் மிகவும் கடினமான பகுதியாகும், ஆனால் அவை கட்டமைப்புகள் மற்றும் தொழிற்சங்கங்களை திறமையாக அணுக சிறந்தவை.
3. மாடுலோவைத் தவிர்க்கவும்!
4. சாத்தியமான இடங்களில் உலகளாவிய மாறிகள் மீது உள்ளூர் மாறிகள். உள்ளூர் மாறிகள் CPU இல் உள்ளன, உலகளாவிய மாறிகள் RAM இல் சேமிக்கப்படுகின்றன, CPU உள்ளூர் மாறிகள் வேகமாக அணுகும்.
5. கையொப்பமிடாத தரவு வகைகள் உங்கள் சிறந்த நண்பர்.
6. சாத்தியமான இடங்களில் சுழல்களுக்கு “கவுண்டவுன்” ஐ ஏற்றுக்கொள்ளுங்கள்.
7. கையொப்பமிடப்படாத முழு எண்களுக்கான பிட் புலங்களுக்கு பதிலாக, பிட் முகமூடிகளைப் பயன்படுத்தவும்.

மைக்ரோகண்ட்ரோலரால் நுகரப்படும் சக்தியின் அளவைக் குறைப்பதற்கான அணுகுமுறைகள் மேலே குறிப்பிட்டுள்ள மென்பொருள் அடிப்படையிலான அணுகுமுறைகளுக்கு மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை , கோர் மின்னழுத்த கட்டுப்பாட்டு நுட்பம் போன்ற வன்பொருள் அடிப்படையிலான அணுகுமுறைகள் உள்ளன, ஆனால் இந்த இடுகையின் நீளத்தை நியாயமான வரம்பிற்குள் வைத்திருக்க, நாங்கள் சேமிப்போம் அவற்றை மற்றொரு நாள்.

முடிவுரை

குறைந்த சக்தி உற்பத்தியை செயல்படுத்துவது மைக்ரோகண்ட்ரோலரின் தேர்விலிருந்து தொடங்குகிறது, மேலும் சந்தையில் கிடைக்கும் பல்வேறு விருப்பங்களை நீங்கள் பார்க்க முயற்சிக்கும்போது அது மிகவும் குழப்பமாக இருக்கும். ஸ்கேன் செய்யும் போது, ​​தரவுத்தாள் MCU களின் பொதுவான செயல்திறனைப் பெறுவதற்கு நன்றாக வேலைசெய்யக்கூடும், ஆனால் சக்தி சிக்கலான பயன்பாடுகளுக்கு, இது மிகவும் விலையுயர்ந்த அணுகுமுறையாக இருக்கலாம். மைக்ரோகண்ட்ரோலரின் உண்மையான சக்தி பண்புகளைப் புரிந்து கொள்ள, டெவலப்பர்கள் மின் விவரக்குறிப்புகள் மற்றும் மைக்ரோகண்ட்ரோலருக்குக் கிடைக்கும் குறைந்த சக்தி செயல்பாடுகளை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும். வடிவமைப்பாளர்கள் MCU இன் தரவுத்தாள் மூலம் விளம்பரப்படுத்தப்பட்ட ஒவ்வொரு சக்தி முறைகளாலும் தற்போதைய நுகர்வு குறித்து மட்டும் கவலைப்படக்கூடாது, அவர்கள் எழுந்திருக்கும் நேரம், விழித்தெழும் ஆதாரங்கள் மற்றும் சாதனங்கள் குறித்து ஆராய வேண்டும். அவை குறைந்த சக்தி முறைகளின் போது பயன்படுத்தக் கிடைக்கின்றன.

குறைந்த சக்தி செயல்படுத்தலுக்கான விருப்பங்களை அறிய நீங்கள் பயன்படுத்த திட்டமிட்டுள்ள மைக்ரோகண்ட்ரோலரின் அம்சங்களை சரிபார்க்க வேண்டியது அவசியம். மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்தின் மிகப்பெரிய பயனாளிகளில் ஒருவராக இருந்துள்ளனர், இப்போது பல அதி-குறைந்த சக்தி கொண்ட மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள் உள்ளன, அவை உங்கள் சக்தி பட்ஜெட்டில் தங்குவதற்கு உங்களுக்கு ஆதாரங்கள் இருப்பதை உறுதி செய்கின்றன. அவற்றில் பல பயனுள்ள வடிவமைப்புக்கு நீங்கள் பயன்படுத்தக்கூடிய பல சக்தி பகுப்பாய்வு மென்பொருள் கருவிகளையும் வழங்குகின்றன. டெக்சாஸ் இன்ஸ்ட்ரூமெண்டிலிருந்து வரும் மைக்ரோகண்ட்ரோலர்களின் MSP430 வரி தனிப்பட்ட விருப்பமாகும்.