Wybór chipsetu

Name: Wybór chipsetu
Creator: PRONAL Sp. z o.o. Sp.k
Published: 2024-06-27T04:47:29+08:00

data.europa2024-06-27 收录

芯片组选择

低功耗技术

数据链接：

https://data.europa.eu/data/datasets/https-dane-gov-pl-pl-dataset-2728-wybor-chipsetu?locale=en 数据链接链接失效反馈

官方服务：

资源简介：

Znaczących producentów chipsetów typu „low power” jest na rynku kilku. Spośród nich wybrano trzech czołowych: MicroChip, Texas Instruments oraz ST Microelectronics. Wstępnie z oferty tych producentów wybrano po 2 chipsety, które po przeglądnięciu podstawowych parametrów wydawały się najbardziej odpowiednie. W tabeli 38 zebrano podstawowe parametry wybranych pozycji. Jak wynika z tabeli 38, chipsety firmy MicroChip mają parametry, które są odpowiednie jeśli chodzi o zastosowanie w aktualnym projekcie. Charakteryzują się niskim poborem prądu zarówno w trybie Run jak i w trybie Stop oraz odpowiednio dużą ilością pamięci FLASH i RAM. Do pisania aplikacji udostępnione jest przez producenta środowisko „Atmel Studio”, w którym zawarte są biblioteki obsługujące hardware w poszczególnych typach chipsetów. Do wygenerowania kodu startowego, producent udostępnił program „Atmel Start”, za pomocą którego tworzy się podstawę programu, w której skonfigurowane są odpowiednio rejestry i peryferia używane w danej aplikacji. Ich cena zajmuje drugie miejsce w zestawieniu, ale trzeba uwzględnić, że istnieje niebezpieczeństwo wycofania tych układów z produkcji, gdyż są to układy opracowane w firmie Atmel, która została wykupiona przez firmę MicroChip, a ta ostatnia może wygasić tę linię w ramach redukcji konkurencji. Wtedy trzeba będzie urządzenia projektować na nowo. Chipsety firmy Texas Instruments mają najmniej pamięci RAM i mają bardzo mało pamięci RAM. W trybie Run pobierają też dużo energii – najwięcej z całego zestawienia. Co prawda mają najmniejszy pobór prądu w trybie Stop, ale wady mocno przeważają na ich niekorzyść. Wsparcie producenta w dziedzinie programistycznym polega na udostępnieniu bibliotek do wybranego wcześniej środowiska programistycznego. Bardzo mocno zmniejsza to atrakcyjność tych rozwiązań. Trzeba też zaznaczyć, że chipsety serii MSP430 są 16-bitowe. Przy obliczeniach na liczbach 32-bitowych zużywają więc więcej czasu i energii. Zdecydowanie w powyższym rankingu wygrywają chipsety firmy ST Microelectronics. Parametry mają porównywalne z parametrami chipsetów firmy MicroChip, ale widać, że w produktach STM są one nieco korzystniejsze, zwłaszcza jeśli chodzi o prąd w trybie Stop. No i cena jest też niższa po stronie STM. Producent udostępnia bezpłatnie program „Cube MX”, za pomocą którego generuje się startowy kod, w którym są skonfigurowane rejestry, bloki wewnętrzne i peryferia używane w danym projekcie. Dołącza on również wszystkie potrzebne biblioteki do obsługi hardware. Do pisania samej aplikacji można użyć również bezpłatnie udostępnionego środowiska STM32CubeIDE. Biblioteki producenta są dobrze opisane i zawierają przykłady wykorzystania konkretnych peryferiów i bloków. Spośród wstępnie zaprezentowanych dwóch chipsetów STM tańszy jest STM32L072CB, Jednak to nowszy technologicznie STM32L412CB ma mniejsze pobory prądów, szybciej się wybudza i ma większą pamięć RAM, a jej rozmiar ma tu duże znaczenie, gdyż w niej będzie przechowywana duża ilość danych. Obliczenia teoretyczne BA (Bramka LoRa) będzie odpytywać Nadajniki Radiowe o ich stan co 200 sekund. Na to żądanie NR będą wysyłać pakiety danych. Sam pakiet z NR jest dość krótki, bo ma długość 50 bajtów i przy prędkości 10940 b/s czas jego przesłania to ok. 50 ms. Jednak z odbiorem tego pakietu wiąże się trochę problemów. W ciągu doby należy kilkakrotnie dokonać odczytu danych nadawanych przez układ nadawczy. W bardzo dobrych warunkach radiowych pakiet taki będzie odczytany za pierwszym razem, ale należy przyjąć najgorszy scenariusz, że interfejs radiowy BA będzie musiał być włączony dłużej, żeby powtórzyć odpytanie NR, co powoduje, że na najbliższy pakiet trzeba będzie czekać ustalony czas. Dodatkowo bardzo dobre warunki występują rzadko, co powoduje, że pierwszy możliwy do odebrania pakiet nie będzie dobrze zrozumiany przez odbiornik ze względu na panujące zakłócenia. W tabeli 39 zebrano wyliczenie czasu, który chipset będzie musiał być w stanie aktywnym w ciągu całej doby w zależności od różnej ilości sesji nasłuchowych i czasu trwania pojedynczej sesji nasłuchu. Z założeń programu wynika, że chipset w ciągu doby musi być w stanie aktywnym przez 120 sekund dla BA i 600 sekund dla BK. Dodatkowo raz na dobę będą wysyłane raporty na serwer poprzez interfejs GSM/GPRS. Dla samego chipsetu to dodatkowe 30 sekund. Sam program chipsetu będzie tak skonstruowany, ze w czasie pracy „na czuwaniu” chipset co 1 sekundę będzie wybudzany na ok. 1 milisekundę po to, żeby sprawdzać, czy nie przyszedł już czas na aktywną realizację jakiegoś zadania. W ciągu doby jest 86400 sekund. Dla BA takich wybudzeń w ciągu doby będzie 86280, co daje dodatkowy czas stanu aktywnego 86,28 sekund, a dla BK takich wybudzeń będzie 85800, co daje dodatkowy czas stanu aktywnego 85,8 sekund. Obliczenia dla ATSAM4LS2A - pobór prądu w uśpionym chipsecie jest rzędu 1,5 [uA] - przy wybudzeniu zegar chipsetu będzie pracował z częstotliwością 16 [MHz] (rezonator wewnętrzny), co daje prąd RUN ok. 1,44 [mA] (16 MHz * 90 uA/MHz = 1,44 [mA]) Dla BA rozkładając prąd pracy przy wybudzeniu na czas nieaktywności otrzymujemy, że w stanie aktywnym chipset będzie ok. 0,27 % czasu ( (120+30+86) / 86400 ), co daje średni prąd 3,9 [uA]; dodając prąd spoczynkowy ok. 1,5 [uA] otrzymujemy ciągły uśredniony prąd pracy o wartości 5,4 [uA]. Dla BK rozkładając prąd pracy przy wybudzeniu na czas nieaktywności otrzymujemy, że w stanie aktywnym chipset będzie ok. 0,83 % czasu ( (600+30+86) / 86400 ), co daje średni prąd 12,0 [uA]; dodając prąd spoczynkowy ok. 1,5 [uA] otrzymujemy ciągły uśredniony prąd pracy o wartości 13,5 [uA]. Obliczenia dla MSP430FR5964 - pobór prądu w uśpionym chipsecie jest rzędu 0,5 [uA] - przy wybudzeniu zegar chipsetu będzie pracował z częstotliwością 16 [MHz] (rezonator wewnętrzny), co daje prąd ok. 1,89 [mA] (16 MHz * 118 uA/MHz = 1,89 [mA]) Dla BA rozkładając prąd pracy przy wybudzeniu na czas nieaktywności otrzymujemy, że w stanie aktywnym chipset będzie ok. 0,27 % czasu ( (120+30+86) / 86400 ), co daje średni prąd 5,1 [uA]; dodając prąd spoczynkowy ok. 0,5 [uA] otrzymujemy ciągły uśredniony prąd pracy o wartości 5,6 [uA]. Dla BK rozkładając prąd pracy przy wybudzeniu na czas nieaktywności otrzymujemy, że w stanie aktywnym chipset będzie ok. 0,83 % czasu ( (600+30+86) / 86400 ), co daje średni prąd 15,7 [uA]; dodając prąd spoczynkowy ok. 0,5 [uA] otrzymujemy ciągły uśredniony prąd pracy o wartości 16,2 [uA]. Obliczenia dla STM32L412CB - pobór prądu w uśpionym chipsecie jest rzędu 0,3 [uA] - przy wybudzeniu zegar chipsetu będzie pracował z częstotliwością 16 [MHz] (rezonator wewnętrzny), co daje prąd ok. 1,26 [mA] (16 MHz * 79 uA/MHz = 1,26 [mA]) Dla BA rozkładając prąd pracy przy wybudzeniu na czas nieaktywności otrzymujemy, że w stanie aktywnym chipset będzie ok. 0,27 % czasu ( (120+30+86) / 86400 ), co daje średni prąd 3,4 [uA]; dodając prąd spoczynkowy ok. 0,3 [uA] otrzymujemy ciągły uśredniony prąd pracy o wartości 3,7 [uA]. Dla BK rozkładając prąd pracy przy wybudzeniu na czas nieaktywności otrzymujemy, że w stanie aktywnym chipset będzie ok. 0,83 % czasu ( (600+30+86) / 86400 ), co daje średni prąd 10,5 [uA]; dodając prąd spoczynkowy ok. 0,3 [uA] otrzymujemy ciągły uśredniony prąd pracy o wartości 10,8 [uA]. Podsumowanie: Założenia: - w trybie czuwania wybudzenia do trybu RUN będą co 1 [s] i będą trwały 1 [ms] - czas całkowicie aktywny wynikający z nasłuchu przez moduł radiowy dla BA wynosi 120 s/dobę - czas całkowicie aktywny wynikający z nasłuchu przez moduł radiowy dla BK wynosi 600 s/dobę - czas całkowicie aktywny wynikający z wysyłania raportów przez GSM wynosi 30 s/dobę Żeby potwierdzić teorię z praktyką wykonano testy poszczególnych chipsetów w warunkach rzeczywistych. Programy dla każdego z układów napisano tak, aby zainicjalizować peryferia, które będą używane przy normalnej pracy urządzenia: - zegar RTC - porty I/O - zegar systemowy - system przerwań - interfejs USART - odpowiednie zasilania poszczególnych modułów - układ Watch Dog - 2 timery Napisano programy w dwóch wersjach. Pierwsza wersja cały czas pracuje w trybie RUN, a druga cały czas po zainicjalizowaniu systemu pracuje w trybie Stop. W czasie wykonywania tych programów pomierzono średnie prądy pobierane przez chipsety i zanotowano je w tabeli nr 41. Wszystkie trzy chipsety spełniają założenia prądowe. Jednak ze względu na najniższy prąd i cenę wybrany zostaje chipset STM32L412CB. Główne zalety tego chipsetu to: - ciągły prąd średni w uśpionym chipsecie jest ok. 0,4 [uA], - ciągły prąd średni w pracującym chipsecie jest ok. 11,2 [uA], - ma najwięcej pamięci RAM - jest najtańszy spośród branych pod uwagę - środowisko programistyczno-uruchomieniowe dla użytkownika jest bardzo przyjazne i bogate Działania zostały uznane za dobre ponieważ pobór prądu w uśpionym chipsecie jest mniejszy od 10 [uA] a w pracującym jest mniejszy od 150 [uA]. WYBÓR CHIPSETU dla BA/BK – doświadczenia wskażą, który ze spełniających założenia chipsetów najlepiej odpowiada końcowym wymaganiom (energooszczędność, możliwość oprogramowania w oczekiwany sposób) Wybrano najkorzystniejszy chipset, który jest energooszczędny, pracuje w technice Low Power, posiada odpowiednio dużą pamięć stałą dla programu i również odpowiednio dużą pamięć RAM dla przechowywania zmiennych i danych użytkowych. Posiada on mechanizmy, które pozwalają mu trwać w stanie obniżonego poboru mocy i wchodzić w stan aktywny na bardzo krótkie przedziały czasowe i jednocześnie reagować na zewnętrzne zdarzenia w chwili ich wystąpienia. W chipsecie jest również wbudowany mechanizm „watchdog” umożliwiający powrót wykonywania programu w przypadku jego zatrzymania np. na skutek zakłóceń zewnętrzych.

提供机构：

PRONAL Sp. z o.o. Sp.k

Wybór chipsetu

资源简介：

相关数据集