СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2012

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 14 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2012 Сравнение КПД традиционных мик роконтроллеров и усовершенствован ных С8051F960 показано на рисунке 2. Используя этот метод, мы можем су щественно уменьшить ресурс питания для приёмника: Другими словами, потребляемый от батареи ток радиоприёмника состав ляет 62,5% от того, что использовал бы понижающийDC/DC преобразователь (в отличие от использования прос то LDO). Основные характеристики семей ства микроконтроллеров C8051F96x приведены в таблице, а блок схема – на рисунке 3. Основные задачи, для решения ко торых были разработаны микрокон троллеры C8051F96x: ● уменьшение времени активного ре жима; ● уменьшение мощности режима без действия; ● улучшение КПД при передаче энер гии от батареи к системе. Рассмотрим, каким образом они бы ли реализованы. У МЕНЬШЕНИЕ ВРЕМЕНИ РАБОТЫ В АКТИВНОМ РЕЖИМЕ Основными функциями контроля над потреблениеммощности для счёт чиков газа или воды являются: ● проверка положения герконового реле (20 раз в секунду) для вычисле ния потока; ● формирование каждые 15 с пакета радиоинформации и её передача на радиопередатчик. Для уменьшения потребления пи тания и времени работы в актив ном режиме у микроконтроллеров C8051F896x можно выделить такие функции: ● AES (Advanced Encryption Standard – симметричный алгоритм блочного шифрования) модулей аппаратного шифрования/дешифрования, быст родействие которого в 500 раз вы ше, чем та же функция в программ ном обеспечении; ● аппаратная реализация для цикли ческого избыточного кода (Cyclic Redundancy Code), позволяющая генерировать CRC за такое же вре мя, как и в программном обеспе чении; ● аппаратная реализация «Манчестер ский кодер и декодер 3 из 6» для спе цификацииМ Bus, обеспечивающая линейные переходы напряжения прямо пропорционально частоте и помогающая восстановить импульс. Использование этого периферийно го модуля значительно повышает эффективность кодирования ин формации; ● прямой доступ к памяти (DMA – Direct Memory Access), позволяю щий микроконтроллеру осущест вить полный цикл обмена данны ми без задействования микропро цессора; 19 мА @ 3,6 В 19 мА @ 1,8 В 5 мА @ 1,8 В 5 мА @ 3,6 В RF XCVR Тепло Тепло (потеря энергии) Общее потребление от батареи 24 мА @ 3,6 В Общее потребление от батареи 4,5 мА @ 3,6 В Traditional MCU (для остальной части кристалла) + LDO + LDO 19 мА @ 1,8 В 19 мА @ 1,8 В 5 мА @ 1,8 В 14,5 мА @ 3,6 В VDDRF RF XCVR C8051F960 LDO DCDC (для остальной части кристалла) Рис. 2. Сравнение КПД традиционных микроконтроллеров и C8051F896x Основные характеристики C8051F96x Параметры Значения Количество входов/выходов 57 Диапазон напряжений питания, В 1,8…3,8 Типы поддерживаемых интерфейсов SMBus™ (совместимый с I 2 C™), 2 × SPI™, UART Количество и разрядность таймеров Четыре 16%битных таймера общего назначения Объёмы встроенной Flash%памяти, Кб 128, 64, 32, 16 Объём RAM%памяти, Кб До 8 Быстродействие АЦП при разной разрядности 75 Квыб/с для 12 разрядов, 300 Квыб/с для 10 разрядов Токи потребления при напряжении питания 3 В В активном режиме 110 мкА/МГц, разрешён режим DC/DC В режиме сна: 110 нА с сохранением энергии, разрешён режим контроля сигнала сброса при включении питания (POR) В режиме сна с RTC: 400 нА (внутренний LFO) В режиме сна с RTC: 700 нА (внешний XTAL) Температура эксплуатации, °C –40...+85 Типы поддерживаемых корпусов 76%DQFN (6 × 6 мм), 40%QFN (6 × 6 мм), 80%QFP (12 × 12 мм) Другие характеристики Высокоскоростное совместимое с 8051 ядро (до 25 миллионов команд за секунду) Встроенный высокоскоростной неинтрузивный (работающий без сбоев) интерфейсный отладчик 16 внешних аналоговых входов 4 внутренних аналоговых входа 6%битное программируемое значение тока Прецизионный программируемый внутренний генератор на 24 МГц с технологией широкополосного спектра Аппаратное обеспечение: AES, DMA и счётчик импульсов Ультранизкая мощность потребления Два компаратора с низким током Наличие встроенного управляющего DC/DC%преобразователя © СТА-ПРЕСС