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传感器节点控制器助力未来连网传感器|华体会app

发布时间:2021-11-09 01:15:01人气:
本文摘要:章节今天的便携式设备通过持续的活动监测和情境感官来理解周围环境。为了构建这个功能,设备构建了更加多的传感器和外设,由此产生大量数据。这反过来使得构建更加强劲的CPU显得很有适当,以便继续执行更加多的计算出来。 同时,必需增大设计尺寸,降低成本和功耗,但又不壮烈牺牲最后产品大大提高的功能拒绝。传感器中枢(Sensorhub)的概念被更加多地使用到当今的SoC设计中,以符合“一直运营”的传感器/外设采访和掌控(甚至以高速率)的拒绝,而且会减少功耗和设计成本。

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章节今天的便携式设备通过持续的活动监测和情境感官来理解周围环境。为了构建这个功能,设备构建了更加多的传感器和外设,由此产生大量数据。这反过来使得构建更加强劲的CPU显得很有适当,以便继续执行更加多的计算出来。

同时,必需增大设计尺寸,降低成本和功耗,但又不壮烈牺牲最后产品大大提高的功能拒绝。传感器中枢(Sensorhub)的概念被更加多地使用到当今的SoC设计中,以符合“一直运营”的传感器/外设采访和掌控(甚至以高速率)的拒绝,而且会减少功耗和设计成本。传感器中枢可以是小型CPU内核,与传感器/外设相连,并通过继续执行后台操作者并仅在必须时“苏醒”主处理器,当作功耗较小的主处理器的修理引擎的角色。用作传感器收集的基于处理器的典型架构应用于在构建多个传感器的系统中的典型基于微控制器的架构还包括以下组件[1]:a)一个微控制器单元(MCU)-也称作处置子系统,MCU控制系统内所有包含部分的运营并处置数据。

它还包括一个处理器、一个内部或外部存储器、以及本地数据处理所需的所有外设和子系统。在典型的基于MCU的架构中,控制器继续执行所有传感器数据搜集、处置和存储。b)传感器元件(或传感子系统)-一组传感器,可以是无源或有源,数字或仿真的给定人组。

这些传感器将来自外部环境的输出信息转换成电信号。在大多数应用于中,传感器用作监测运动、光、气压、振动、流速、温度、通风、电等。

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一般来说来说,传感器元件在其输入末端分解电压或电流信号。在数据被处置、存储和传输之前,这些信号一般不会被缩放,并通过模数转换器转换成数字信号。c)无线电-一种短距离收发器,获取与主机的无线通信。d)电源子系统-一般来说相连到电池或能量采集器。

该子系统当作高效率单元,可分开关上和关闭系统建构块的电源。它一般来说是MCU软件中的一个软件块。电源子系统负责管理为每个分开的硬件组件获取适合的电源电压。

在具备多个传感器的更加简单的基于微控制器的架构中,在硬件中构建了智能,用来掌控各种子系统。例如,从传感器到存储器传输数据耗时又耗电量,这一部分工作只不过可以从处理器移往到必要内存读取(DMA)单元。电源管理单元(PMU)还可以被编程为对特定事件作出反应并重开各种子系统,例如外设、传感器和无线电。图1.基于微控制器的典型架构这种先进设备架构的目的是尽可能减少主MCU活跃的时间。

原本必须MCU介入的任务,现在可以由智能子系统继续执行。然而,还不存在一个问题,就是每次有来自传感器、无线电或各种子系统的事件时,MCU都必须被苏醒,因为它是唯一可以部署逻辑来处置这些事件的元件。

优化功率的技术-加到传感器节点控制器为了缩短具备多个传感器的系统的续航时间,早已明确提出了很多种降低功耗的技术[2],[3]。有些技术在媒体访问控制层面展开节约能源[4],[5],有些技术从数据单体或融合著手[6],[7],有的则使用芯片设计优化技术,如片上功率门控[8]或动态电压调节[9]。本文讲解了一种有所不同的技术,来优化多传感器系统中的电源用于,同时将主处理器用作数据采集的苏醒时间掌控到最较短。该技术基于构建简单的硬件状态机,可以接管主处理器上的重复性任务,如传感器轮询和加载,从而构建构建的低功耗传感器中枢概念。

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专用硬件状态机可以更慢地苏醒,并用于较少的模块来将数据从传感器/外设传输到内存,以及偏移传输,而主处理器维持休眠状态。此外,传感器中枢可以对数据继续执行非常简单操作者,因此主处理器只必须在拒绝简单数据操作者时苏醒。

这种方法的一个很好的例子,是构建在Dialog半导体公司的DA1469x蓝牙低功耗SoC解决方案中的传感器节点控制器(SNC)硬件模块[10]。SNC是一种微型硬件状态机,能运营由受限的指令集构成的微码(μcode),有助开发人员操纵通信控制器(即SPI、I2C等)、传感器和外设。它可以通过用于其大于指令集自动运营,需要苏醒系统的其余部分。

这容许它继续执行众多操作者-例如:轮询传感器状态位、较为寄存器与内存地址内容(值)、将数据从通信接口传输到系统RAM以及较为分支-同时消耗低于电流。图2.。


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