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控制技術/MCU  

Atmel透過新型picoPower AVR微控制器延長電池壽命

上網時間: 2006年04月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:Atmel  AVR  節能  照明  ZigBee 

Atmel推出兩款整合了一種節能技術的AVR微控制器。對於大部份時間都處於睡眠模式的照明控制、門禁控制、ZigBee以及其他應用產品來說,這種節能技術能使電池使用壽命達數年之久。Atmel的picoPower技術能使「節能」的電耗降低到僅有650nA,即使是在32 kHz時脈和欠壓探測(Brown-out-detection)的執行情況下也是如此。該公司表示,這是業界同類產品的最低工作電流。

新推出的兩款picoPower設備包括具有4x25 Segment LCD微控制器的ATmega169P以及ATmega165P通用型微控制器。這兩款微控制器均有16KB的快閃記憶體,512B的EEPROM和1KB的SRAM。產品還配有一個纇比數位轉換器(ADC)、通用同步/非同步收發器(USART)、SPI和Two-Wire Interface(雙線介面)。其能在1.8V至5.5V的條件下執行,輸出速率達16 MIPS。

該公司將在未來的12個月內推出14個新的8位元picoPower AVR微控制器。picoPower微控制器在工作模式下的電流低至340uA,1MHz待機模式下為150uA,節能模式下為650nA,斷電模式下為100nA。他們將會與現有的AVR微控制器實現接腳、性能和代碼相容。

Atmel AVR行銷經理Asmund Saetre表示:「對於眾多應用產品來說,長達幾年的電池壽命將是一個必須的要求。使用者並不喜歡經常更換他們的汽車鑰匙或者家中HVAC系統中的電池。因此電池使用壽命非常重要,甚至已經成為ZigBee規格的一部份。ZigBee終端產品的電池壽命至少要能達到兩年,否則就不會通過認証。」

Saetre並說:「我們所開發的picoPower系統有一個共同的屬性,即大多時間內產品都處於待機狀態,但是即使是在睡眠模式下產品還是會耗電。盡管節省幾毫微安的電力看起來沒有什麼大不了的,但是對於在大多數時間內都處於非活躍狀態的系統來說,睡眠模式下功耗的一點點改善都能使終端產品的電池壽命延長幾年。」

Atmel的picoPower技術採用了眾多創新的技術,這些技術能夠消除在斷電狀態下不必要的功耗。其中包括一個超低功耗32KHz晶體振盪器、睡眠模式下自動終止和重新啟動欠壓檢測電路的工作、能夠完全停止對個別週邊設備的電力供應的省電暫存器(power reduction register,PRR)以及能夠切斷對特定針腳的數位輸入的數位輸入中斷暫存器。300nA 32kHz即時時脈(RTC)。許多系統即使是在斷電的情況下也要明確時間。Atmel已將其32KHz晶體振盪器最佳化,因而使具有一個即時時脈的設備的總電耗降低到650nA。

具有睡眠模式的uS Accurate欠壓檢測器。欠壓檢測器探測的是何時電力供應低於設備正常工作所要求的最小值,一旦探測到這種情況就會啟動一個上電復位(POR)以保護重要資料。如果沒有這種保護,一旦停電,就會對這種控制器造成災難性的損害,使之無法工作。欠壓檢測器的準確性直接與其所耗費的電流成比例。低電壓或無電壓情況下欠壓檢測器就會反應又慢又不準確,而更準確更快的欠壓檢測器往往會耗費更多的電。由於欠壓檢測器通常處於睡眠狀態,他們能在很大程度上影響電池的壽命。因此,大多數超低功耗微控制器廠商都會透過犧牲準確性和速度來降低電耗。

而Atmel採取的則是一種新的方法,即開發出一種欠壓檢測器,這種檢測器有著足夠大的電流,因而能夠在1.8V特、2.7V特和4.5V特的條件下,在2ns的反應時間內提供準確的探測。電力的節省是透過在睡眠狀態下自動使欠壓檢測器停止工作,並且在控制器被喚醒時(在執行任何指令前)啟動欠壓檢測器來實現的。這種方法可以透過明顯更少的電力消耗來提供更佳的保護。

數位輸入中斷暫存器。接腳數量較少的微控制器常常將纇比數位轉換器與數位IO集中在相同的針腳上。這會導致電流透過數位IO緩衝器漏泄。Atmel已憑借專用輸入中斷暫存器(DIDR)解決了這一問題,該設備可透過軟體將數位緩衝器從用於纇比數位轉換器讀數的輸入設備中斷開。

省電暫存器。picoPower AVR微控制器上的省電暫存器(PRR)包含有能夠完全阻止時脈分配至未使用的週邊設備模組的控制位。這種省電暫存器由能使用戶隨時打開和關閉週邊設備模組的軟體控制。當週邊設備模組被省電暫存器斷開時,供電停止,所有的I/O暫存器均無法存取。重新啟動後,週邊設備模組會回覆到斷開以前的狀態。斷開週邊設備模組的電耗比啟動模式下減少5-10%,比待機模式下減少10-20%。

時脈閘控(clock gating)技術方面。Atmel還實現了可動態配置的時脈閘控技術,該技術能夠凍結電路某些部份中不需要的時脈。一旦再啟動,模組啟動後的狀態一如從前。時脈閘控還能夠用於減少雜訊並在需要更高解析度資料的場合改善纇比數位轉換器的性能。

低時脈頻率快閃記憶體採樣(Flash Sampling)。常規微控制器在工作模式時快閃記憶體處於通電狀態,因而造成了幾赫茲或更少的低作業頻率下不必要的靜態功率消耗。AVR微控制器採用一種叫做快閃記憶體採樣的技術,該技術使快閃記憶體能夠在幾納秒的時間內對數組的內容進行採樣,然後立即停止其功能,因而顯著減少電流洩漏。

ATmega165P和ATmega169P現已按64接腳TQFP封裝和64針腳QFN封裝進行量產。




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