66 / 126
סיביות. כמובן שלעתים נדירות יישום
יצטרך להישאר במצב סרק לפרק-זמן כה
ארוך, אבל היכולת קיימת למקרה הצורך.
31(
שימוש במתנד פנימי בהספק נמוך
קה"ץ) כהזנה לשעון העצר (הארוך יותר)
מאפשר להשיג את פתרון העלות הנמוכה
ביותר. אבל במקרה זה ניתן להקטין את
, לערך
50%-
צריכת החשמל עוד יותר ב
מיקרו-אמפר, באמצעות גביש
2.3-
של כ
)
SOSC
קה"ץ המחובר למתנד המשני (
32
בעלות גבוהה רק מעט יותר.
ניתן להשתמש גם במקורות פסיקה
חיצוניים לצורך ההוצאה של המיקרו-
בקר ממצב שינה, למשל מפסק או חיישן.
בחלק מהמיקרו-בקרים/מיקרו-מעבדים
יש מספר פסיקות עם רמות עדיפות, אבל
לעתים קרובות תכונות אלו אינן קיימות
ברוב המיקרו-בקרים בעלי מספר פינים
קטן הנפוצים בשוק. זוכרים את מודול תא
הלוגיקה הניתן להגדרה שבו השתמשנו
כדי להאריך את פרק-הזמן של שעון עצר
בדוגמה הקודמת? ניתן להשתמש בו לא רק
כדי ליצור מקורות שיבוש נוספים כאשר
אחת:
INT
במיקרו-בקר יש רק מערכת
גם מאפשר למתכננים להוסיף
CLC
ה-
לוגיקה מותנית או רציפה לשגרת ההוצאה
ממצב שינה, ולהפוך אותה לחכמה יותר
מבלי להגדיל את צריכת הזרם. כאשר
המערכת מצריכה מספר אותות כדי לייצג
CPU
מצב מסוים, לעתיםקרובותהוצאתה-
ממצב שינה לצורך בדיקת המצב בוצעה על
סמך שינוי באות אחד, ולאחר מכן התברר
ששאר האותות טרם התממשו. עכשיו ניתן
להגדיר ולשלב בין הפונקציות הלוגיות
)
state
machines
ו"מכונות המצב" (
, או אפילו במספר מודולי
CLC
הזמינות ב-
, כדי ליצור תנאי הוצאה ממצב שינה
CLC
שמונעים הפעלות כוזבות תכופות וצריכת
הספק מיותרת.
פרק-הזמן הנחוץ לצורך הוצאת התקן
ממצב שינה יכול להוות מרכיב משמעותי
מזמן ה"הרצה" בפרופיל התקופתי של
יישום. בעוד שעבור מתנד פנימי של
סיביות הדבר מוגבל בדרך
8
מיקרו-בקר
3-5(
כלל למספר מוגבל של מחזורי שעון
,)1
us
עד
200
ns
מחזורים השקולים ל-
סיביות, שבהן נעשה
32
בארכיטקטורת
שימוש בטכנולוגיות "שינה עמוקה" כדי
להגביל את זרמי הדליפה, מדובר בסדר
גודל של עשרות מיקרו-שניות, שלעתים
קרובות מבטל חלק מהיתרונות שמקנה
מהירות הביצוע האופיינית הגבוהה יותר
לאחר מכן, או את כולם.
על אף שהיינו שמחים לבצע הכול במצב
שינה, משימות מסוימות חייבות להתבצע
במצב פעיל, שבו ליבת המיקרו-בקר צורכת
את כמות החשמל הגדולה ביותר בהשוואה
ליתר המודולים. בדיוק כאן הדברים
הוא ייצוג גרפי
2
מתחילים לתעתע. תרשים
מפושטשל צריכת הזרםשל המערכת לאורך
זמן. השטח מתחת לקו צריכת הזרם מייצג
את הפריקה הכוללת לאורך זמן, שנמדדת
ביחידות של קולון. אם השטח הכולל
מתחת לטווח מצב השינה גדול בהרבה
מבמצב פעיל, ערך זרם השינה קריטי יותר
כי רוב צריכת האנרגיה מתרחשת במצב
הספק נמוך. ולהפך, אם השטח הכולל
מתחת לטווח המצב הפעיל גדול בהרבה
מבמצב שינה, ערך זרם השינה ופרק-הזמן
במצב שינה נעשים לא רלוונטיים.
יישומים ללא תקשורת אלחוטית, למשל
, הם מערכות
Bluetooth
®
LE
או
Wi
-
Fi
®
שבהן אתגר ההקטנה של צריכת החשמל
גדול במיוחד. המתכננים של מערכות אלו
צריכים להתחשב בכמות הנתונים הנשלחת
או מתקבלת, מכיוון שיש לכך השפעה
ישירה על צריכת הזרם הכללית. ניתן
להשתמש במודולים אלחוטיים ב"מצב
משואה" כדי להוציא אותם ממצב שינה
אחרי פרקי-זמן מוגדרים ולחפש אותות -
או להעביר אותם למצב המתנה כאשר לא
נעשה בהם שימוש.
במערכות אלחוטיות מסוג זה מהירות
העיבוד של המיקרו-בקר היא למעשה
לא רלוונטית, משום שהיישום מאוגד
. בכל
I
/
O
ברוב המוחלט של המקרים ב-
אופן, פרק-הזמן הנחוץ לצורך הוצאת
המיקרו-בקר ממצב שינה משפיע באופן
משמעותי על פרופיל היישום, כי צריכת
10-20
החשמל במעגל הרדיו (באופן טיפוסי
מיליאמפר) גדלה, והופכת בסופו של דבר
לגורם המכתיב את תקציב היישום.
חיישנים אנלוגיים מצריכים שימוש במודול
(המרה מאנלוגי לדיגיטלי) על-שבב
ADC
של המיקרו-בקר. בדרך כלל, הזמן הדרוש
ארוך בהרבה מזמן ההמרה.
ADC
לדגימת
ככל שמשך ההימצאות במצב פעיל גדל,
כך גדלה צריכת הזרם. על כל פנים, בחלק
ADC
מהמיקרו-בקרים קיימים מודולי
שמאפשרים לבצע המרה במצב שינה
ובאופן זה לחסוך חשמל, הודות לצמצום
משך ההימצאות במצב פעיל.
בחלק מהמיקרו-בקרים משולב מגוון רחב
של מצבי הפעלה בהספק נמוך. מצבים אלו
מעניקים אפשרות לכבות את מעבד הליבה
או להקטין את מהירות הפעולה שלו,
ובמקביל לשמור את שעון המערכת פעיל
באופן סלקטיבי עבור רכיבים היקפיים על-
שבב.
טענה אחת שנשמעת הרבה היא "ככל
שהביצועים של הליבה גבוהים יותר,
המשימות מבוצעות מהר יותר והיא יכול
לחזור למצב שינה מוקדם יותר". ייתכן
אמנם שהטענה נכונה במקרים מסוימים,
אבל יש בה כשל לוגי. עלינו לזכור שהליבה
צורכת יותר חשמלמכלמודול אחר במיקרו-
בקר. בנוסף, כל המשימות שמצריכות
הפעלה של הליבה חייבות להתבצע בסדר
), ללא תלות במהירות. בשל
FIFO
עוקב (
כך, לא ניתן לכבות את הליבה לפני סיום
המשימה האחרונה. כאשר מיקרו-בקר יכול
לבצע חלק מהמשימות הדרושות במקביל
בעזרת רכיבים היקפיים שמסוגלים לפעול
ללא תלות בליבה, המהירות של הליבה
נעשית לא רלוונטית אבל מושגת הקטנה
משמעותית של צריכת החשמל הכללית.
רכיבים היקפיים שאינם תלויים בליבה
שומרים על פונקציונליות מלאה כאשר
ליבת המיקרו-בקר נמצאת במצב שינה.
התכנון של יישומים המופעלים באמצעות
סוללה הפך למורכב יותר, כתוצאה
מהפונקציונליות ההולכת וגדלה שלהם.
מהנדסים נדרשים לנתח ולהבין לגמרי את
פרופיל צריכת הזרם של כל אחד מהרכיבים
במצבי פעולה והספק שונים, כדי להשיג את
נצילות השימוש בסוללה הגבוהה ביותר.
ערכת הרכיבים ההיקפיים שאינם תלויים
בליבה הקיימת בדור הבא של מיקרו-
סיביות מאפשרת למהנדסים
8
בקרים
להיות יצירתיים בתכנון, מבלי שהדבר יבוא
על חשבון הביצועים.
הוא סימן מסחר רשום של
PIC
הערה:
Microchip
Technology
Incorporated
בארה"ב ובמדינות אחרות. כל יתר סימני
המסחר המוזכרים כאן הם קניינן של
החברות הרלוונטיות.
COMPONENTS
מוסף מיוחד
New-Tech Magazine l 66