为低功耗应用选择正确的 µC 外围器件

文章摘要：www.88dzw.com UART 数据用 10,922 波特或 8,192 波特的 UART 接收。由于 UART 在传输中间点对数据进行采样以补偿抖动,因此该点已经被选择为接收 UART 的采样点。在没有行抖动的理想情况下,10,922 波特 UART 对第三数据位的开始两次读数都会是错误的而8,192 波特的UART 由于会完全遗漏第三位,很快就将出错。由于低功耗应用的理想时钟是低功耗实时时钟模式,这使得在低功耗环境中处理很困难。解决这一问题的最好办法就是将 µC 与调制技术结合使用,用 32kHz 振荡器提供非常精确的 2,400 波特,并完全能支持9,600 波

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     UART 数据用 10,922 波特或 8,192 波特的 UART 接收。由于 UART 在传输中间点对数据进行采样以补偿抖动,因此该点已经被选择为接收 UART 的采样点。在没有行抖动的理想情况下,10,922 波特 UART 对第三数据位的开始两次读数都会是错误的而8,192 波特的UART 由于会完全遗漏第三位,很快就将出错。由于低功耗应用的理想时钟是低功耗实时时钟模式,这使得在低功耗环境中处理很困难。解决这一问题的最好办法就是将 µC 与调制技术结合使用,用 32kHz 振荡器提供非常精确的 2,400 波特,并完全能支持9,600 波特（参见图 3）。

图 3：在 9600 波特传输时采用时钟调制的 32Khz 驱动 UART

     通过混合两个时钟除数解决错误,总体积累的错误消失,数据接收正确。这种方法对于9,600 波特或以下的 UART 通信很有效。对于高速通信,几个 µC 监视 UART Rx 行的边缘跃迁并触发 ISR 启动内部高速振荡器,驱动 CPU 并处理中断。这使 µC UART 能够接收高速数据,而不必在 UART 空闲期间保持一个启动的高速时钟。如果使用外部振荡器或内部振荡器频率太低,则由于启动高速振荡器需要一定的时间,第一次传输将失效。为克服这一限制和效率损失,设计人员应该考虑使用能够唤醒并及时从 32kHz 或停机模式激活的处理器,从正在传输的 UART 恢复首次传输的数据。例如,系统时钟需要在 25µs 内启动,才能拾取起始位的中间点,从而正确接收 19,200 位的传输。

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    许多低功耗应用通过 UART 将 µC 连接到 RS-485 传感器网络。支持寻址和多处理器（9 位）模式的 UART 非常适合于这种网络。当第 9 位为 1（代表是一个地址）时,这些 UART 会生成一个 ISR,让处理器能够在其它传感器通过系统发送数据时保持休眠状态。某些 µC 会更进一步,在 UART 中加入地址匹配,仅在第 9 位是 1 且地址与在剩余 8 位中收到的数据匹配时才唤醒系统。
模拟器件

     模拟器件模拟器件是最早的操作器件。模拟器件已经发展数十年,它是稳定电源、为高速晶体电路提供过滤和稳定性的必要器件,对监控来自自然界的输入信号也必不可少。

     模拟器件模拟器件是最早的操作器件。模拟器件已经发展数十年,它是稳定电源、为高速晶体电路提供过滤和稳定性的必要器件,对监控来自自然界的输入信号也必不可少。

     在待机模式下,模拟器件实际上不消耗功率。模拟-数字转换器 (ADC) 断电快,在待机模式下,甚至可以被视为一种低功耗应用。

       一旦加电,缺点即暴露无遗。一般来说,模拟器件在工作时需要的电流很大。例如,ADC 工作时需要的电流达数百微安。另外,模拟器件（例如内部基准时钟）会使启动时间增加几毫秒,因为稳定模拟器件需要相对较大的外部电容。另一种经常被集成的器件－集成温度传感器－通常是随温度改变的二极管电路,也需要相当大的电流。

      在低功耗应用中有几个需要考虑的标准。如果 ADC 有内部振荡器,就没有必要对其它系统振荡器加电来进行转换。在这种情况下,处理器保持断电状态,只有转换完成时起,才需要开始工作。像 CPU 一样,我们可以通过缩短执行时间来降低功耗。ADC 转换的速度越快,器件进入待机模式的速度越快。对于内部基准时钟也是这样。基准时钟启动和稳定得越快,转换完成和模拟系统断电的速度也越快。如果只是偶尔使用 ADC,某些处理器允许采样时钟断电,让跟踪电路保持加电。这样 ADC 就能够进入较浅的休眠模式。这种功能的负面影响是,在进行转换前,需要花较长时间来让采样和保持电路达到稳定。

      转换完成之后,有几个 µC 集成了直接内存访问 (DMA) 或先入先出 (FIFO) 缓冲存储器,能够将多个转换存储在RAM 中,而无需唤醒处理器。在一定数量的转换到达之前,处理器会保持待机状态,而不是在每个转换后唤醒处理器来将数据移入 RAM,这样就可以降低功耗。

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