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低电压/低功耗的可编程片上系统为嵌入式系统提供了灵活的电源管理
[发布时间]:2012年3月22日 [来源]:21ic电子 [点击率]:3240
【导读】: 为什么要关心电源管理? 由于多种因素,电源管理正变得非常重要。对于移动手持嵌入式系统来说,总是存在着在增加电池寿命的同时要提供更多功能的压力。当电池本身无法提高却需要达到此要求时,提供更低功耗更好...

在图2中,当内置的模拟和数字稳压器能够确保内核依旧运行在一个稳定的低电压下时,Vddd和Vdda能够从1.71伏特变化至5.5伏特。如果采取了适当的设计,此系统同样也可确保在整个电源电压范围内都具有相同的模拟性能。

I/O组的独立电源

为了允许连接系统中可能具有不同系统电压的其他器件,一个SoC需要具有分开独立的I/O电源,这些I/O电源能够被独立设置为具有一个宽电压范围内的任何电压。正如图3所示,一个具有4个I/O组的SoC,其中每个I/O组都能够被从1.8伏特至5伏特范围内的任何电压驱动,可以提供与PCB上其他器件的无缝连接。

   

   图3 每个I/O组的独立电源电压可以提供与可能运行在不同电压下器件的无缝连接

灵活的电源模式

当可编程系统低耗电性依旧是个神话时,深思熟虑后产生的可编程的SoC已经能够拥有世界一流的电流,可与独立的MCU相匹配。牢记最终客户的应用,表2中显示了合乎需要的电源模式以及它们的电流。

  

在用户主动使用表1中显示的工作模式时,它是系统正常运行的模式。一个可编程的SoC将允许在此模式下选择性地禁用不需要的外围设备。

在交替工作模式下,所选定的较少数量的外围设备会有效工作。这提供了一个降低功耗的工作模式,能够从正常的工作模式进入此模式。一旦从此模式中退出,系统就会返回正常工作模式。对此可以举一个例子,如对于一个带显示器的嵌入式系统,可以在单独关断显示器的电源的同时,保持嵌入式系统依旧继续运行。当需要关断显示器时,系统将进入备用工作模式,其中将关断显示器所需要的外围设备的电源。

在电池供电的嵌入式系统中通常会使用到睡眠模式。这是一个极端低功耗的模式,其中所有的外围设备都处于低功耗状态,然而会保持一个实时时钟。此模式同样也用于需要经常在工作和睡眠模式之间循环运行的系统中。对此可以举一个例子,如一个温度传感器,它每分钟都需要更新其读数。系统会在每分钟被唤醒,读取数再返回睡眠模式。其结果会降低平均功耗。

休眠是器件的最低功耗模式,此模式下依旧能够保持存储器中的内容和配置情况。它能够从一个I/O源就唤醒器件,这也给用户或系统中另外的器件提供了唤醒器件的能力。休眠模式同样也能够用于消除一个手持器件中使用电源开关的需要(既然按下任何按钮都能够唤醒器件)。

结论

可编程的片上系统(PSoC)可提供高的集成度,且通过使用一个可高效配置和编程的系统可同时提供给用户建立起他们自己定制的外围设备的能力。精心设计的可编程的SoC能够提供世界一流的电源管理功能,它不仅能够满足MCU的电量要求而且同样也可提供一种可配置的电源管理系统,这种可配置的电源管理系统同样能够提供精确的模拟性能。

赛普拉斯半导体的PSoC 3 和PSoC 5系列是现场可编程的嵌入式SoC,它具有可编程的数字模块和可配置的模拟模块。设计这些器件能给用户提供最大可能的灵活性和可编程性,同时又消耗非常少的睡眠电流和工作电流。它同样也提供精确的模拟性能(16位至20位的精度)。PSoC Creator是一个集成开发环境软件,能够用于对PSoC 3 和 PSoC 5系列进行从端至端的迅速地开发设计,这包括器件选择,给数字和模拟外围设备进行配置/编程,配置电源系统,固件开发,调试和编程的全部过程。

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