Kontrollerin tehonsäätö



Samankaltaiset tiedostot
TIES530 TIES530. Moniprosessorijärjestelmät. Moniprosessorijärjestelmät. Miksi moniprosessorijärjestelmä?

TIES530 TIES530. A/D-muuntimet. Mikrokontrollerit - arkkitehtuuri. Mikrokontrollerit - arkkitehtuuri. A/D- ja D/A-muuntimet

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

Henri Mulari LANGATTOMAN KEHOANTURIN TEHONHALLINTA

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

Digitaalinen potentiometri Catalyst CAT5401

TIES530 TIES530 PROSESSORIT/KONTROLLERIT

Taitaja semifinaali 2010, Iisalmi Jääkaapin ovihälytin

Signaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit

PDI:n kidetuotteet Fintronicista

TIES530 - Sulautettujen järjestelmien arkkitehtuurit. Jukka Ihalainen, Tietoliikennelaboratorio,

AS Servotekniikka Seminaariesityksen kirjallinen versio, mikrokontrollerit

Mikrokontrollerit. Mikrokontrolleri

SISÄLLYS sisällys 1 Tietokoneen toimintaperiaate ja käyttö 2 Tietokoneen historia 3 Tietokoneen rakenteen ja toiminnan perusteet

Näin toteutat teollisen internetin laiteliitännän. Teknologia 15 Tietoiskut Krister Wikström

Sulautetut järjestelmät

KÄYTTÖOHJE TEHR LU / TEHR-M

Sulautettu tietotekniikka Real World Real Time First Lives. DM xxxxxx Copyright Tekes

Projektityöt. Sami Alaiso, Jyri Lujanen 30. marraskuuta 2009

SUPIKOIRA-projekti. Tommi Berg Eero Alkkiomäki. (Tero Huttunen, Sami Kiiskilä, Ossi Mäkinen, Ilpo Suominen, Mikko Suominen, Asser Vuola)

Langattomat kenttäväylät rakennusautomaatiossa

PK-M128-MOOkit (MOOkit = Mikro-ohjain opiskelu/opetus-kitti) Täydentyvä dokumentti ver & &

Akkujen aktiivinen balansointi

Linux: Virransäästö. Jani Jaakkola

Petri Koivulahti. Intel mikrokontrollerit. Opinnäytetyö Kevät 2010 Tekniikan yksikkö Tietotekniikan koulutusohjelma Ohjelmistotekniikka

Tietokoneen muisti nyt ja tulevaisuudessa. Ryhmä: Mikko Haavisto Ilari Pihlajisto Marko Vesala Joona Hasu

Teholähteet kannettavissa elektroniikkalaitteissa

2. Sulautettu järjestelmä ja mikro-ohjain , pva

Sähköautoprojekti Pienoissähköauto Elektroniikan kokoonpano Moottoriohjain.

PSOC LANGATTOMAN ANTURIVERKON MIKRO-OHJAIMENA

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Flash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen

TIES530 TIES530. Kontrollereiden Muistit. Mikrokontrollerit - arkkitehtuuri. Mikrokontrollerin sisäinen arkkitehtuuri

MICRA HÄLYTYSJÄRJESTELMÄ SMS-VIESTEILLÄ

Älykännykät ovat pieneen tilaan paketoituja, mutta suuret ominaisuudet omaavia tietokoneita.

Sisältöä. Tietokoneen rakenne. Ch 1 - Ch 8 [Sta06] Valikoituja paloja TITO-kurssista. Tietokonejärjestelmä

Sisäilmaston mittaus hyödyntää langatonta anturiteknologiaa:

A/D-muuntimia. Flash ADC

Arto Salminen,

Ongelma(t): Miten tietokoneen käyttöjärjestelmä toimii sisäisesti, jotta resurssit saadaan tehokkaaseen käyttöön?

ELEC-A4010 Sähköpaja Arduinon ohjelmointi. Peter Kronström

Fortuna Clip-On Bluetooth GPS

Signaalien datamuunnokset

Successive approximation AD-muunnin

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

Tietokoneen rakenne: Harjoitustyö. Motorola MC prosessori

BL40A1711 Johdanto digitaalielektroniikkaan - Johdanto integroituihin digitaalipiireihin

Pekka Kulpakko. Ala-aseman prosessori- ja ohjelmistokehitysympäristön kartoitus. Metropolia Ammattikorkeakoulu Tietotekniikan koulutusohjelma

Kehittyneiden Aaltomuotojen Käytettävyys HF-alueen Tiedonsiirrossa

P89LPC935-MIKROKONTROLLERIN OMINAISUUDET JA KÄYTTÖ

Intel MCS-51 -perhe Liite 1 / 1. Intel MCS-51 -perhe

Arduino ohjelmistokehitys

Tietokonejärjestelmä. Tietokoneen rakenne. Ch 1 - Ch 8 [Sta06] Valikoituja paloja. TITO-kurssista. John von Neumann ja EDVAC, 1949.

ECIO käyttöohje. Matrix Multimedia Limited. JJJ-Automaatio Oy. Keijo Salonen Jyväskylän ammattiopisto

ELEC-A4010 Sähköpaja Arduinon väylät tutuiksi

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin Näytteenotto analogisesta signaalista DA-muuntimet 4

A15 - Inertial Measurement Unit

PROGNOS. Panostusnosturin tiedonsiirto ja mittaukset. Tommi Parkkila

Kontrollerin sisäisten komponenttien käytöstä. Vielä vähän asiaa sisäisten lohkojen käytöstä

NiMH Laturi. Suunnittelu Olli Haikarainen

AS automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt

Tehokas ledivalaisin 30 valkoisella ledillä. Käyttöjännite 12 20V. Nimellisvirta on noin 0.10A A Suunnittelija Mikko Esala.

metis GSM-ilmoituksensiirtolaite

SÄHKÖKÄYTÖN EMULOINTI SIMULINK-DSPACE-M1 -YMPÄRISTÖSSÄ

DIPLOMITYÖESITELMÄ. VALOKAARISUOJAN KEHITTÄMINEN FPGA-TEKNIIKALLA Laajennuskortti VAMP 50 -suojareleeseen. Vaasassa

CLPD ja FPGA piirien arkkitehtuuri ja ominaisuudet

FTR960 RADIODATATOISTIN

S13-02 Linear motor controller for CAN-bus

Mikro-ohjaimen ohjelmoinnin perusteet Flowcode ympäristössä

Agenda. Johdanto Ominaispiirteitä Kokonaisjärjestelmän määrittely Eri alojen edustajien roolit Sulautetut järjestelmät ja sulautettu ohjelmointi

S85 laseretäisyysanturi

Hinnasto. Invertterit, laturit, erotinreleet

Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset

Hinnasto Invertterit, laturit, erotinreleet

Arduino. Kimmo Silvonen (X)

Pakkausteknologia. Pakkausteknologia

6.1. AVR_rauta. ADC-ohjelmointi pva, kuvat jma

LANGATTOMAN LIIKEMITTAUKSEN KEHITTÄMINEN

Ongelma(t): Mistä loogisista lausekkeista ja niitä käytännössä toteuttavista loogisista piireistä olisi hyötyä tietojenkäsittelyssä ja tietokoneen

Piirien väliset ohjaus- ja tiedonsiirtoväylät H. Honkanen

Ongelma(t): Mistä loogisista lausekkeista ja niitä käytännössä toteuttavista loogisista piireistä olisi hyötyä tietojenkäsittelyssä ja tietokoneen

EMC Säteilevä häiriö

Tehtävä 5. ECIO dataloggeri lämpötila-anturilla

Sulautettujen järjestelmien työ (521423S) RemoteC

Käyttöohje Ohjelmistoversio V MTR kanavainen langaton lähetin mv- ja TC-tuloilla

CT50A2602 Käyttöjärjestelmät Seminaarityö. Tietokoneen muisti nyt ja tulevaisuudessa

P I C A X E O H J E L M O I N T I

ULA - vastaanotin. + sähkökomponenttien juottaminen. Tiia Hintsa, Viitaniemen koulu. Ula-vastaanotin; Kouluelektroniikka Ky, Rauma.

TIETOISKU SUUNNITTELUHARJOITUKSEN DOKUMENTAATIOSTA

GSM -tuotteet. HUIPPULUOTETUN STD-32:n UUSI MALLI! Uutuutena: Musta ulkokotelo Uusittu piirilevy Pulssilaskuri Sähköpostilähetys

BL40A17x0 Digitaalielektroniikka A/B: Ohjelmoitavat logiikkapiirit

1 Muutokset piirilevylle

I-Vinssi LM.60i 24V / I/O-net / 60NM. Sisältö Sovellukset 1 Ominaisuudet 1 Mitoitus 3 Varavirtalähde 3 Varusteet 4 Johdotus 5 Tekninen erittely 5

1. Yleistä. 2. Ominaisuudet. 3. Liitännät

LAITTEIDEN JA OHJELMIEN HANKINTA JA PÄIVITYS

MultiPlus-II 48/3000/ V (aiempi tuotenimi: MultiGrid-II)

Yleisen PSCR-menetelmän toteutus ohjelmoitavalla näytönoh

Digitaalinen kappaletuotanto - Nopeasti markkinoille

Seseon Oy 2008 Automaatiopalvelu TUOTE-ESITTELY Infrapunalämpömittaus

JÄNNITEOHJATTU PULSSINLEVEYSMODULAATIO

Transkriptio:

Kontrollerin tehonsäätö Sulautetut järjestelmät ovat monesti akku- tai paristokäyttöisiä ja tällöin myös mikro-ohjaimen virrankulutuksella on suuri merkitys laitteen käytettävyydelle. Virrankulutuksella on merkitystä myös laitteen eliniän takia (mitä vähemmän lämpenee, sen pitkäikäisempi yleensä). Piirien valmistustekniikoilla on voitu pienentää tehonkulutusta. Vanhemman TTL-tekniikan rinnalle on tullut pienemmällä käyttöjännitteellä toimivia mikropiirejä. Kellotaajuuden pienetäminen CMOS-komponenteilla pienentää tehonkulutusta. Käyttöjännitteen madaltamisella voidaan transistorien eristevälejä pienentää ja pakkaustiheyttä kasvattaa. Tehonkulutuksen minimoiseksi järjestelmän kellotaajuutta voidaan säätää tarpeen mukaan. Monista piireistä löytyy sekä normaali standardiversio että low voltage -malli, jolla alempi käyttöjännite.

Kontrollerin dynaamiset tehonhallintamenetelmät Piirin arkkitehtuurillisten ratkaisujen lisäksi tehonkulutukseen voidaan vaikuttaa dynaamisesti järjestelmän sisällä. Tehonhallinta voidaan ilmaista laitteen aktiivisuutta kuvaavina tasoina. Yleensä mikrokontrollereissa on mahdollisuus ohjata piiri välillä virransäästötilaan (idle, sleep, power down, halt, ). Tavallisia tiloja ovat aktiivinen tila, jolloin ohjelmaa suoritetaan (active) lepotila, ohjelman suoritus pysähdyksissä mutta oheislaitteet toimivat (idle) pysäytystila, syvässä unessa, toiminnat pysäytetty, tila säilyy (power down) Lisäksi voi olla myös muita virransäästötiloja, joissa kontrollerin sisäisiä toimintoja pysäytellään eri tavoin. Esimerkkinä ATMega128:n virransäästötilat Idle Mode Ohjataan sleep-käskyllä ja idle-tilassa CPU on pysäytetty, mutta SPI, USART, analoginen vertailu, ADC, TWI, ajastimet/laskurit, watchdog ja keskeytykset toimivat. Tilasta voidaan herätä sekä ukoisilla että sisäisillä keskeytyksillä (esim. timerit tai sarjaportin toiminta. ADC Noise Reduction Mode CPU pysäytetty, mutta ADC, ulkoiset keskeytykset, TWI, timer/counter0 ja watchdog jatkavat normaalia toimintaa. Tilassa A/D-muunnos voidaan tehdä tarkemmalla resoluutiolla kuin normaalitilassa. Power-down Mode Ulkoinen oskillaattori on pysäytetty ja periaatteessa kaikki synkronisointia vaativat toiminnot on pysäytetty. Ulkoiset keskeytykset, TWI ja watchdog kuitenkin jatkavat toimintaansa. CPU:n herättävien keskeytysten määrä on rajoitettu ja tasokeskeytykset toimivat normaalia hitaammin. Herääminen kestää jonkin aikaa, koska mm. kello täytyy käynnistää. Power-save Mode Muuten kuten Power-down mode, mutta timer/counter0 saadaan halutessa toimimaan. Näin voidaan saada tarvittaessa aikakeskeytys käyttämällä ulkoista kidettä. Standby Mode ja Extended Standby Mode Muuten sama kuin Power-down moodi, mutta oskillaattori jatkaa toimintaansa.

Esimerkkinä ATMega128:n virransäästötilat ATMega128:n virrankulutus

Esimerkkinä Hitachi H8S/2600 sarjan tehonhallinta H8S on mahdollista myös sammuttaa oheislaitteita tarpeen mukaan MSTPCR (Module Stop Control Register) avulla. Tällöin järjestelmälle tarpeettomat toiminnot voidaan jättää käynnistämättä. Ja oheislaitteita voidaan hallita dynaamisesti ohjelmoimalla rekisteriin halutut arvot. Oheislaitteet sammutetaan yleensä katkaisemalla niiden kellosignaali. Hitachi H8S/2600: MSTPCR

Hitachi H8S/2600: MSTPCR Systeemipiirit / järjestelmäpiirit SoC (System-on- Chip)

SoC Paristokäyttöisten laitteiden ominaisuuksien parantamiseksi, laitteen koon pienentämiseksi sekä käyttöajan ja suorituskyvyn kasvattamiseksi tehdään jatkuvaa kehitystyötä. Yleiskäyttöisten suorittimien lisäksi suunnitellaan myös monimutkaisia toimintoja ja järjestelmiä sisältäviä System-on-Chip-piirejä (SoC). Systeemipiirin interointiaste on korkea ja yhdellä piirillä voi olla lähes kaikki järjestelmän toimintaan tarvittavat komponentit. SoC-piirin voidaan ajatella korvaavan koko perinteisen laitteen piirilevylle kootut IC-piirit ja komponentit. Perinteisillä suunnittelumenetelmillä ja -työkaluilla SoCpiirien suunnittelu ja testaus ei pysy hallinnassa. Puolijohdetekniikan kehittyminen ja integrointitekniikan kehittäminen on mahdollistanut monipuoliset systeemipiirit. Piiri voi olla asiakaskohtainen ASIC-piiri tai se voi olla suunniteltu jotain tiettyä sovellusta varten. Kehitystyö on kallista ja hidasta, mutta mikäli sulautettua järjestelmää varmistetaan suuria määriä, räätälöity systeemipiiri voi olla edullisin ratkaisu. Muutokset toiminnallisuuteen ovat työläitä toteuttaa ja yhdenkin lohkon muuttaminen voi olla työläs ja kallis prosessi. SoC Esimerkkinä SoC-piireistä CC2430 Norjalaisen Chipconin kehittämä radiopiiri, jolle on integroitu IEEE 802.15.4:n lisäksi 8051-ydin ja paljon oheislaitteita. Piiri on markkinoiden ensimmäinen yhden piirin ZigBee-ratkaisu. CC2430 pohjautuu pari kolme vuotta markkinoilla olleeseen CC2420- radiopiiriin. SoC-piirillä on 2420-radio-osa, jonka rinnalle on tuotu 8051-mikro-ohjain. Piiri on valmistettu 0,18 mikronin CMOS-prosessilla ja koko paketti sopii 7x7-milliseen koteloon. Uudessa versiossa 8-bittisen ohjaimen rinnalle on integroitu 128 kilotavua flashmuistia ja 8 kilotavun RAM-lohko. Muisti riittää kaikenlaisten ZigBee-laitteiden toteutukseen, oli kyse sitten isäntälaitteesta, slave-laitteesta tai verkon PANkoordinaattorista. Langattomissa anturiverkkosovelluksissa ovat laitteiden halpuus ja pieni tehonkulutus äärimmäisen tärkeitä. Chipcon lupaa CC2430-piirin maksavan volyymeissä alle neljä dollaria kappale. Myös 0,18 mikronin CMOS-prosessilla toteutetun CC2430-piirin tehonkulutus on puristettu minimiin. Virrankulutus lähetyksen ja vastaanoton aikana on noin 27 ma eli todella pieni. Yhtä tärkeää on virransäästötilojen pieni virrankulutus.

SoC CC2430 :n ominaisuksia: 8051-ydin 2.4 GHz:n IEEE 802.15.4 radio (MAC+PHY) 32, 64 tai 128 KB ohjelmoitava Flash-muisti 8 KB RAM pienikokoinen piiri 7x7 mm DMA-toiminnot 0.3 µa:n virrankulutus virransäästötilassa Käyttölämpötila -40 +85 astetta Tarvitsee vain vähän ja edullisia ulkoisia komponentteja Laaja käyttöjännitealue (2.0V 3.6V) RSSI/LQI mittaus Reaaliaikakello Kaksi ohjelmoitavaa USART-rekisteriä SPI-väylän tai UART:in toimintaan AES-128 coprocessor ZigBee ja IEEE 802.15.4:n salaukseen Pariston jännitteen mittaus ja sisäänrakennettu lämpötila-anturi ADC kahdeksalle inputille ja konfiguroitava resoluutio Kaksi USART-liitäntää Watchdog IEEE 802.15.4 MAC-ajastin, yksi 16- bittinen ja kaksi 8-bittistä ajastinta Debuggaus mahdollista 21 yleiskäyttöistä I/O-pinniä, joista kahta voidaan kuormittaa 20mA. SoC CC2430 Datasheet ja muuta informaatiota löytyy osoitteesta www.chipcon.com

Lähteitä Jari Koskinen, Mikrotietokonetekniikka Sulautetut järjestelmät, Otava Craig Steiner, The 8051/8052 Microcontroller, Universal Publishers Muhammad Ali Mazidi, Janice Gillispie Mazidi, Rolin D. McKinlay, The 8051 Microcontroller and Embedded Systems, Prentice Hall Stuart R. Ball, Embedded Microprocessor Systems: Real World Design, Elsevier. Piirinvalmistajien sivustot