Режимы пониженного энергопотребления в STM32L
Одной из распространенных разновидностей современных встроенных систем стали устройства с автономным питанием.
Главным требованием к таким изделиям выступает минимизация потребления электрического тока, с целью продления срока службы батарей и следовательно, непрерывной работы конструкции.
Реализация режимов пониженного энергопотребления давно стала одним из факторов, которым производители привлекают внимание к своей продукции. Не является исключением и STMicroelectronics. Наиболее интересными изделиями в этом направлении – микроконтроллеры серии STM32L.
В современных микроконтроллерах возможно два направления реализации пониженного энергопотребления. Первое из них заключается в уменьшении потребляемого тока в рабочем режиме.
Достигается это с помощью проектирования и производства специализированных устройств, способных снижать производительность или отключать все неиспользуемые модули в рабочем режиме. Суть второго направления в полном или частичном останове процессора на период простоя.
Оба эти способа нашли применение в микроконтроллерах STM32. Наряду с общей серией микросхем, разработчики создали и вариант с пониженным энергопотреблением, обозначаемый STM32L .
В этом процессоре удалось реализовать большое количество разнообразных режимов работы, что позволяет подобрать наиболее оптимальный, с точки зрения расхода энергии в конкретном проекте.
Энергопотребление микроконтроллеров STM32L в рабочем режиме зависит от напряжения питания процессорного ядра и тактовой частоты, на которой это ядро работает. Соответственно, уменьшив до необходимого уровня частоту тактового генератора, можно ожидать и снижения уровня потребляемого тока.
Отдельно следует упомянуть об источниках тактовой частоты. Самым энергозатратным оказывается внешний тактовый резонатор (HSE). Гораздо меньше потребляют встроенный генератор на 16МГц (HSI), и программируемый генератор (MSI).
Учитывая, что последний включается после сброса, а также после выхода из любого «спящего» режима, то в приложениях, критичных к потребляемому току следует использовать именно его, если конечно не требуется большое быстродействие.
В зависимости от используемой тактовой частоты выбирается и напряжение ядра микроконтроллера, что позволяет получить еще более низкие значения потребляемого тока.
Уровень напряжения | Максимальная тактовая частота | |||
MSI | HSI | HSE | PLL | |
1.8 В | 4.2 МГц | 16 МГц | 32 МГц от внешнего источника24 МГЦ от кристалла | 32 МГц(PLLVCOmax =96МГц) |
1.5 В | 4.2 МГц | 16 МГц | 16 МГц | 16 МГц(PLLVCOmax =48 МГц) |
1.2 В | 4.2 МГц | Нет | 8 МГц | 4 МГц(PLLVCOmax =24 МГц) |
Режимы пониженного энергопотребления
Наряду с возможностью управления напряжением ядра и тактовой частотой, в микроконтроллерах STM32L имеется пять режимов пониженного энергопотребления.
Некоторые из этих режимов присутствуют и в микроконтроллерах других серий. Все доступные варианты с базовыми цифрами энергопотребления сведены в таблице.
Следует учесть, что использование периферийных модулей в рабочем и «спящих режимах» отразиться и на значении потребляемого тока.
Режим | I пот. | CPU | Flash | RAM | DMA/Periph | Тактирование | RTC | LCD |
Sleep | 100uA/МГц(Range 1) | Остановлен | Вкл | Вкл | Вкл | Любой источник | Доступны | |
82uA/МГц(Range 2) | ||||||||
65uA/МГц(Range 3) | ||||||||
Low Power RUN | 10.4uA(Flash Выкл, 32 КГц) | Работает | Выклили Вкл. | Вкл | Вкл | MSI | Доступны | |
Low Power Sleep | 5.1uA(периферия выкл.) | Остановлен | Выкл. | Вкл | Вкл | MSI | Доступны | |
6.1uA(1 таймер вкл.) | ||||||||
Stop c RTC | 1.3uA(1.8 В) | Остановлен | Выкл. | Вкл | Остановлен | LSE, LSI | Доступны | |
1.6uA(3 В) | ||||||||
Stop | 500нА | Остановлен | Выкл. | Вкл | Остановлен | LSE, LSI | Выкл. | Выкл. |
Standby c RTC | 1.3uA(3 В) | Выкл | Выкл. | Выкл. | Выкл. | LSE, LSI | Выкл. | Вкл. |
1uA(1.8 В) | ||||||||
Standby | 270нА | Выкл. | Выкл. | Выкл. | Выкл. | LSE, LSI | Выкл. | Выкл. |
Low Power RUN
В режиме Low Power RUN работа процессора не приостанавливается. При этом производится только снижение напряжения питания ядра и ограничение тактовой частоты. Уровень потребления в данном режиме зависит от количества задействованных периферийных устройств и тактовой частоты, на которой работает процессор.
Для входа в рабочий режим с пониженным энергопотреблением следует отключить всю неиспользуемую периферию путем настройки регистров RCC_APBxENR и
RCC_AHBENR. Частота системного тактового сигнала должна быть снижена до уровня или ниже 4.2МГц (MSI range1). Непосредственно включение режима выполняется настройкой регулятора напряжения с помощью включения битов LPRUN и LPSDSR.
Выход из рабочего режима с низким энергопотреблением производится переводом регулятора в стандартный режим и дальнейшей необходимой настройкой системы.
Sleep
В спящем режиме, прежде всего, производится остановка процессора. Все периферийные модули при этом могут продолжать работать. Время пробуждения из данного режима оказывается самым коротким, по сравнению с другими вариантами.
Уровень потребления энергии зависит, как и в предыдущем режиме, от количества включенных периферийных модулей и напряжения ядра. Источник тактового сигнала при этом может быть любым.
Состояние линий вывода в режиме Sleep не изменяется по сравнению с рабочим состоянием.
Вход в режим Sleep, как и во все другие «спящие» режимы, выполняется с помощью процессорных команд WFI или WFE. Команда WFI (Wait For Interrupt) останавливает процессор и настраивает его включение при возникновении прерывания.
WFE (Wait for Event) делает то же самое, но выход из «спящего» режим производится по событию.
В зависимости от состояния бита SLEEPONEXIT, вход в спящий режим может выполняться немедленно (SLEEPONEXIT=0), либо по достижению наименьшего значения приоритета ISR (SLEEPONEXIT=1).
Выход из спящего режим после срабатывания команды WFI выполняется по любому прерыванию, разрешенному в контроллере NVIC.
При использовании команды WFE, выход производится, если разрешен запрос прерываний в периферийных устройствах, но запрещен в NVIC (При этом должен быть установлен бит SEVONPEND), либо контроллер EXTI настроен на работу с событиями.
Для нормального продолжения работы, после пробуждения необходим сброс битов ожидания прерывания, как в периферийном устройстве, так и в контроллере прерываний.
Low Power Sleep
Главное отличие спящего режима с низким энергопотреблением от простого спящего режима (Sleep) заключается в источнике тактовой частоты.
Фактически Low Power Sleep является частным случаем, в котором используется внутренний тактовый генератор MSI. Вход в режим выполняется, если MSI работает в диапазоне 1 (range 1), а регулятор напряжения в диапазоне 2 (Range2).
В данном режиме отключается Flash-память, но ОЗУ остается в работе. В остальном режим аналогичен простому Sleep.
Stop
Останов процессора является базовым режимом ядра Cortex-M3, поэтому присутствует во всех микроконтроллерах. Он накладывает большие ограничения на работу внутренних схем, вследствие чего является наименее энергозатратным, из «спящих» режимов.
Так, в данном режиме, производится остановка практически всей периферии микроконтроллера, а также любого основного тактового генератора. Вариантом режима Stop является случай, когда в работе остается модуль часов реального времени с соответствующим источником частоты.
Для обеспечения минимального энергопотребления в данном режиме рекомендуется настройка внутреннего регулятора напряжения, а также отключение систем Vrefnt, BOR, PVD, ADC, DAC и встроенного датчика температуры.
Состояние линий ввода вывода при переходе в режим STOP не изменяется, содержимое памяти и регистров сохраняется.
Для перевода в режим останова необходимо выполнить следующие действия:
- Установить бит SLEEPDIP в регистре SCB
- Очистить бит PDDS в регистре PWR_CR
- Очистить бит WUF в регистре PWR_CSR
- Настроить регулятор напряжения LPSDSR в регистре PWR_CR
- Настроить событие или прерывание выхода из режима STOP
- Подать команду WFI или WFE
Stadby
Режим ожидания стоит несколько особняком от других вариантов пониженного энергопотребления по причине отключения процессора и памяти. Фактически данный режим равноценен состоянию сброса.
Содержимое памяти и всех регистров за исключением PWR_CSR теряется.
Все порты ввода/вывода переводятся в высокоимпедансное состояние за исключением следующих линий, отвечающих за пробуждение процессора:
- вход сброса
- RTC_AF1 (PC13), если он сконфигурирован как вход для функций Wakeup (WKUP2), защиты данных (tamper), захвата времени (time-stamp), или как выход тревоги по таймеру (RTC Alarm), или тактовый выход RTC clock.
- PA0 и PE6, если они сконфигурированы в качестве входов сигнала пробуждения WKUP.
Выход из режима ожидания выполняется при поступлении сигналов сброса, внешних сигналов пробуждения (WKUP), событий часов реального времени, событий несанкционированного доступа к данным или записи временной метки.
Для перевода в режим останова необходимо выполнить следующие действия:
- Установить бит SLEEPDIP в регистре SCB
- Включить бит PDDS в регистре PWR_CR
- Очистить бит WUF в регистре PWR_CSR
- Очистить флаги источников пробуждения
- Подать команду WFI или WFE
You have no rights to post comments
Источник: https://mcucpu.ru/index.php/platformy-32-bit/stm32/156-rezhimy-ponizhennogo-energopotrebleniya-v-stm32l
Каскод
Источник: https://www.kaskod.ru/produkt/elektronika/
Представляем новинку от “STMicroelectronics”: STM8L – микроконтроллеры с ультранизким энергопотреблениемВсе новости
“STMicroelectronics” запустили в производство три новые линейки 8-битных микроконтроллеров: STM8L101, STM8L151, STM8L152, сочетающих высокий КПД с ультранизким энергопотреблением. Это обеспечивается за счет использования 130 нм технологии и транзисторов с очень низкими токами утечки, а так же за счет использования встроенной памяти с пониженным энергопотреблением.
Режим обычного энергопотребления (RUN-mode). Потребление: 6-150 мкА;Режим ожидания (Wait mode). Работают: RTC и некоторые периферии (такие как таймер), ЦПУ – выключен, Flash-память – выключена. Потребление: 5мкА;Следующие два режима подходят для устройств, требующих постоянный мониторинг (потребление ниже 5мкА):
Режим сна с просыпанием (Active halt mode). Основные таймеры, ЦПУ, периферии – отключены. Выход из режима осуществляется прерыванием от периферии. Для быстрого выхода из спящего режима содержимое регистров не изменяется;Режим останова (halt mode). Выключены: ЦПУ, периферии, все таймеры, RTC. Для быстрого выхода из спящего режима содержимое регистров не изменяется.STM8L101 – самый простой и самый дешевый из семейства.
STM8L151 – имеет расширенные возможности: больше периферий, памяти, внешних генераторов, RCT, DMA, быстродействующие ЦАП и АЦП, аппаратный сброс.
STM8L152 – микроконтроллер, имеющий все-то же, что и STM8L151, но с дополнением в виде встроенного LCD драйвера.
Микроконтроллеры этого семейства имеют систему контроля питания BrownOutReset, POR (Power-OnReset), PDR (Power-DownReset). Питание может осуществляться от аккумулятора с напряжением 1.8-3.6 В(1.65В при провалах).
Потребление энергии в режиме останова – до 350нА с сохранением SRAM и контекста, выход из этого режима осуществляется за 4мкс. Потребление энергии в динамическом режиме – 150 мкА/МГц.
Компания “STMicroelectronics” разработала платформу одновременно для 8-битных и 32-битных микроконтроллеров STM8L и STM32L. Микроконтроллеры семейств pin-to-pin, функционально и периферийно совместимы.
Это означает, что, уменьшая или увеличивая память или меняя корпус, можно не менять разводку платы. Для микроконтроллеров серии STM8L152 предусмотрена бесплатная библиотека для сенсорного дисплея.
Все STM8L имеют: – 16МГц – ЦПУ; – USART, SPI, I2C; – 16-битные таймеры; – Внутренний 16 Мгц и 38 КГц RC осцилляторы; – Сторожевой таймер (2 для STM8L15); – POR/PDR сброс;
– 2 компоратора.
32-разрядные контроллеры разработаны на базе нового поколения микропроцессоров ядром которых является ARM RISC-процессор с высоким быстродействием и низким потреблением энергии. Поставляются с полной программной поддержкой, необходимой для разработки и отладки прикладных программ. 16-разрядные контроллеры серий CS, M, 167х разработаны на базе нового поколения микропроцессоров фирм Infineon (Siemens) – C16x и STMicroelectronics (Thomson) – ST10x, ядром которых является RISC-процессор с мощной периферией и гибкой системой команд. Микроконтроллеры серий XC16X и ST10X269 дополнительно содержат в своем составе DSP-сопроцессор, обеспечивающий высокое быстродействие при выполнении математических операций. Поставляются с полной программной поддержкой, необходимой для разработки и отладки прикладных программ.
ООО “КАСКОД-ЭЛЕКТРО” предлагает компьютеры-контроллеры в стандарте PC/104, с низким потреблением энергии, на базе процессоров ARM9, Cortex-A8 и процессоров с архитектурой x86 – KCM686GX300 и др. Главная особенность компьютеров с архитектурой ARM9 – очень низкое потребление энергии, возможность работы без операционной системы, быстрый старт, широкий диапазон рабочих температур – необходимый для систем, требующих жестких условий эксплуатации. Компьютеры с архитектурой x86 имеют полную совместимость с обычными PC компьютерами (ISA IEEE-P996) и возможность автономной работы во встраиваемых системах… Подробнее Периферийные устройства. Платы ввода-вывода. Источники питанияПрименение цифровых методов обработки сигналов позволяет обеспечить большую точность и воспроизводимость результатов, слабую чувствительность к помехам и малые габариты изделий. Появление нового поколения процессоров цифровой обработки сигналов позволило существенно увеличить производительность встраиваемых цифровых систем, уменьшить их габаритные размеры, потребляемую мощность и стоимость. ООО “КАСКОД-ЭЛЕКТРО” разрабатывает и поставляет встраиваемые системы цифровой обработки сигналов и математические сопроцессоры производительностью от десятков миллионов до десятков миллиардов операций в секунду на базе процессоров Texas Instruments TMS320C67xx, TMS320C64xx, TMS320F28xxx и Analog Devices SHARC, TIGER. Электронные платы и модули поставляются вместе с программной поддержкой:
Фирма разрабатывает программное обеспечение встраиваемых цифровых систем управления для 8-, 16- и 32-разрядных микроконтроллеров и DSP-процессоров, а также осуществляет его поставки в составе готовых узлов и блоков. |
||||||||||
Ядро STM8 16МГц | Flash | SRAM | Сброс + BOR/PVD | EEPROM | RTC 32КГц | 4xDMA | 12бит АЦП + термо-сенсор1мкс | 12бит ЦАП | Драйвер LCD 4*28 | |
STM8L101 | + | 8K Кбайт | 1.5 Кбайт | – | – | – | – | – | – | – |
STM8L151 | + | 32 Кбайт | 2 Кбайт | + | + | + | + | + | + | – |
STM8L152 | + | 32Кбайт | 2 Кбайт | + | + | + | + | + | + | + |
Могут быть применены в устройствах с низким потреблением, где необходим мониторинг с минимальным потреблением энергии для работы даже при разряженной батарее.
Применение: – Портативные медицинские приборы; – Мобильные устройства; – Игры; – Охранные устройства;
– Устройства с батарейным питанием;
Получить более подробную информацию, заказать образцы по продукции “STMicrolectronics”, Вы можете обратившись в отдел дистрибуции:
Бренд-менеджер: Сорокин Сергей
E-mail:
Телефон: +7 (343) 245 68 20
Техническая поддержка: Колесников Никита, Милехин Дмитрий
E-mail:
Телефон: +7 (343) 372 92 27
ЗАО “ПРОМЭЛЕКТРОНИКА” – официальный прямой дистрибьютор компании “STMicroelectronics”
Источник: https://www.einfo.ru/news/id-17392.html
Питание микроконтроллера
Источник: http://radioskot.ru/publ/bp/pitanie_mikrokontrollera/7-1-0-136
Новости
MAX322 MAX3223ECAP коммуникационные интерфейсы (трансиверы) с автоматическим отключением / пробуждением, высокой скоростью передачи данных. Имеют расширенную защиту от электростатического разряда (ESD).
Они экономят питание, не используя поддержку BIOS или операционной системы. Переход в режим пониженного энергопотребления происходит, когда RS-232 кабель отключен, или периферийные устройства, к которым подключен передатчик, выключены.
Трансивер MAX3223ECAP выпускается …
lm308 LM308 серия представляет собой прецензионные линейные операционные усилители, имеющие технические характеристики превосходящие аналоги и другие FET усилители более в чем десять раз.
Устройство (lm308) работает с широким диапазоном напряжения питания от g2V до g20V и имеет повышенную отказоустойчивость.
Особенности (lm308): Максимальный входной ток смещения 3,0 нА Выходной ток менее 400 мкА от перегрева Ток потребления всего 300 мА Гарантированные характеристики …
b120 B120 (b120) – полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении, полупроводниковый переход используется в качестве барьера Шоттки.
Допустимое обратное напряжение модели (b120) составляет 20 В, изделие применяется в низковольтных цепях, и имеет невысокую электрическую ёмкость перехода, за счет чего достигается высокой рабочая частота.
Особенности: Защита от переходных процессов Высокая эффективность работы, низкий уровень потерь Пиковый ток н…
lm25 LM258N состоит из двух независимых операционных усилителей с высоким коэффициентом усиления и внутренней компенсацией частоты , которые были разработаны специально для работы от одного источника питания и расчитанны на широкий диапазон напряжения. Так же возможна работа от пониженного питания например от разряженных аккумуляторных батарей. Особенности: Коэффициент усиления: 100 дБ Широкий диапазон питания: 3 V ~ 30 V, ±1.5 V ~ 15 V Power Drain подходит для работы …
Микроконтроллеры STM8L от компании STMicroelectronics обладают низким энергопотреблением, а так же высокой степенью интеграции перифирии. STM8L имеют 5 режимов управления энергией. Самый экономный режим потребляет 350 нА тока.
В активном режиме- 195 мкА на 1МГц. Для выбора уровня напряжения питания в устройство встроен специальный регулятор. Серия микроконтроллеров STM8L имеют 8-битную архитектуру, и обладает высокой производительностью.
Устройство имеет независимый, прогр…
EEPROM память серии M24LR64 от STMicroelectronics оснащена стандартным интерфейсом I2C, который работает со скоростью 400кГц, и радиочастотным интерфейсом для беспроводных соединений.
Для управления M24LR64 в режиме RF не требуется затрат энергии, что позволяет получать простой дистанционный доступ к параметрам электронного продукта.
Такой вид доступа позволяет компаниям дополнять новыми функциями их продукцию, а так же помогает быстрее реагировать на изменение рыночного с…
moc3063 MOC3063 (oc3) это симисторный оптрон широкого применения с коммутацией нагрузки в момент перехода сетевого напряжения. Оптрон MOC3063 (oc3) применяется для управления симисторными и тиристорными ключами.
Схема коммутации нагрузки в момент перехода сетевого напряжения через ноль минимизирует уровень помех. Изделие применяются в схемах управления симисторными и тиристорными ключами.
Особенности: Корпус DIP 6 pin Симисторный выход со схемой перехода через “0” Ши…
pt100 PT100MF0MP1 – этот оптоэлектронный полупроводниковый прибор имеет структуру биполярного транзистора n-p-n типа. Корпус изделия имеет светочувствительную линзу, при этом область базы доступна для светового облучения.
Таким образом, усиление электрического тока управляется с помощью оптического излучения. Фототранзистор предназначен для применения в качестве фотоприемника в транзисторных оптических изоляторах.
Особенности: Компактный и тонкий SMD корпус Пластиковая…
Новый силовой MOSFET на основе карбида кремния с напряжением запирания 1200V обеспечивает минимальные потери при переключении.
Серия CMF20120D (mf 200) от компании CREE предоставляет новое поколение для силовых ключей и дает возможность создания схем с высоким напряжением и скоростью переключения с минимальными потерями.
Устройство MOSFET используется в источниках питания с высоким напряжением, в преобразователях солнечной энергии, и для различных приложений индустриальног…
hu2 HU20260 это быстродействующий выпрямительный диодный модуль прямой полярности, время обратного восстановления 130 нс. Пиковое обратное напряжение модели – 600В. Основание выполнено с использованием никелированной медной пластины.
Имеет два стандартных вывода (катод и анод). Диодные модули HU20260 используются в цепях постоянного тока в качестве выпрямителя электрического тока, посредством преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной..
.
Хронология Новости технологий
Источник: http://blog.abtronics.ru/2011/07/
Adblockdetector