Économies d'énergie avec les microcontrôleurs AVR128DB

Nouvelles capacités pour les périphériques indépendants du cœur sur les circuits Microchip.

• Système d'événement
• Cellule logique configurable
• Détecteur de passage à zéro
• chien de garde avancé
• Contrôle de redondance cyclique (CRC/SCAN)

Actuellement, les chipsets 32 bits détiennent la plus grande part du marché des microcontrôleurs embarqués, mais des systèmes avec des cœurs 8 bits et 16 bits sont également souvent utilisés. Les microcontrôleurs de ce type sont construits à partir de cœurs bien connus qui, grâce à leur longue présence sur le marché, ont été largement testés et affinés. Les outils de ces microcontrôleurs ont également été améliorés au fil des ans et le concepteur dispose désormais d'un ensemble d'excellents compilateurs et bibliothèques de fonctions, améliorant considérablement le processus de développement logiciel. Dans les systèmes modernes, des fonctionnalités supplémentaires sont également implémentées, élargissant la gamme d'applications dans lesquelles les microcontrôleurs peuvent être utilisés.

Le marché des applications Internet des objets (Internet des Objets (IoT), IdO). En raison du grand nombre d'appareils et d'applications qui fonctionnent dans ce segment, les systèmes sont confrontés aux exigences d'une faible demande électrique. Cela s'applique en particulier aux capteurs intelligents avec connectivité sans fil, aux appareils portables, aux systèmes d'information qui remplacent les étiquettes de prix traditionnelles dans les magasins, aux balises, etc. Très souvent, les appareils de ce type fonctionnent sur batterie et les utilisateurs ont besoin d'un temps de travail maximal sans avoir à remplacer la batterie. Dans ces applications, les microcontrôleurs 8 et 16 bits sont inégalés, qui peuvent être facilement mis (et rapidement réveillés) dans un mode basse consommation, dans lequel leur périphérie et/ou cœur sont en mode économie d'énergie et ils sont activés / réveillé uniquement le temps nécessaire pour effectuer les actions nécessaires.

Dans les microcontrôleurs modernes, on utilise des modules périphériques qui peuvent fonctionner indépendamment du CPU et effectuer certaines tâches (qui, au sens traditionnel, étaient effectuées avec la participation du CPU dans le logiciel) indépendamment et dans le matériel. Cela favorise une faible consommation d'énergie et libère la puissance de calcul d'un microcontrôleur relativement petit, dont le cœur peut être utilisé pour effectuer des tâches clés du point de vue d'une application. L'utilisation de ces modules raccourcit le temps de développement d'une nouvelle nouvelle application. De plus, de tels modules périphériques, de divers types, implémentés dans des microcontrôleurs, peuvent être combinés en interne dans des blocs plus grands qui permettent la mise en œuvre de fonctions plus complexes. Pour faciliter au concepteur la configuration de modules périphériques fonctionnant indépendamment du noyau (périphériques indépendants du noyau, CIP), l'éditeur propose des outils avec une interface graphique conviviale. Les microcontrôleurs présentant les caractéristiques susmentionnées ne pouvaient manquer dans l'offre de la société Microchip.

AVR128DB

La famille de microcontrôleurs AVR128DB combine les performances d'un cœur AVR® basse consommation avec un ensemble de périphériques indépendants du cœur (CIP) et une multitude de périphériques analogiques intégrés. La possibilité de travailler avec une tension d'alimentation de 5V augmente l'immunité aux interférences.

Dans ce qui suit, nous discuterons principalement des périphériques CIP disponibles dans la série AVR128DB, bien que la fonctionnalité des systèmes eux-mêmes soit beaucoup plus grande. Dans les microcontrôleurs de la famille AVR128DB, nous pouvons trouver, entre autres, des convertisseurs A/N et des DAC 10 bits (c'est-à-dire des convertisseurs D/A), un système RTC (horloge en temps réel), des générateurs PWM (y compris des générateurs TCB 12 bits) . adapté pour fonctionner sur les systèmes d'alimentation), matériel USART, interfaces SPI et TWI), sources de tension de référence utiles pour des mesures précises, comparateurs, possibilité de générer des interruptions externes sur toutes les broches d'E/S. Les circuits AVR128DB sont également équipés d'amplificateurs opérationnels intégrés (jusqu'à 3 pièces). Associés à des convertisseurs analogique-numérique, ils permettent un traitement étendu et précis des signaux d'entrée. Les microcontrôleurs disposent également d'un port d'E/S adapté pour fonctionner avec différents niveaux logiques (de 1.8 V à 5.5 V), rendant ainsi inutile l'utilisation de convertisseurs externes, ce qui est la prochaine étape sur la voie de la miniaturisation et de l'efficacité énergétique des circuits, les systèmes fabriqués par Microchip sera utilisé. Nous vous recommandons de vous familiariser avec l'offre complète.

Système d'événement

Event System est un puissant téléchargeur de noyau de microcontrôleur. Il vous permet de définir des dépendances simples entre les événements. Les instructions conditionnelles seront exécutées sans le noyau (ou même le réveilleront). Un exemple est le fonctionnement des boutons indépendamment du code de programme. Le dépassement de la différence de potentiel réglée sur le comparateur peut entraîner, par exemple, l'activation du transducteur sur une broche spécifique, le démarrage du comptage, etc. Une telle fonctionnalité réduit la quantité de code nécessaire au fonctionnement de l'appareil et augmente la vitesse de réaction de l'ensemble du microcontrôleur.

Cellule logique configurable

Les blocs logiques CLC configurables sont une fonctionnalité similaire, également active en mode de consommation d'énergie réduite. Il vous permet d'effectuer des opérations logiques sur des signaux provenant de sources externes et internes (compteur, registre) et de transférer le résultat de l'opération vers l'un des périphériques ou broches de sortie. Cela évite l'utilisation d'instructions conditionnelles dans votre code de programme. Le module CLC exécute les fonctions de portes logiques (AND, OR, XOR, NOT et leurs combinaisons), de verrous ou de bascules sans la procédure d'activation consommatrice d'énergie.

Détecteur de passage à zéro

Le module ZCD permet de déclencher des interruptions lorsque le signal AC dépasse le seuil au potentiel zéro (par rapport au GND du microcontrôleur). Le système intégré au microcontrôleur peut prélever la tension directement à partir de la ligne électrique ; le seul élément passif nécessaire dans ce cas sera une résistance de limitation de courant connectée en série et (éventuellement) une résistance de rappel. Un circuit analogique équivalent nécessiterait beaucoup plus de composants. La fonctionnalité ZCD permet un contrôle efficace du triac (gradation de la lumière, régulation du chauffage), une surveillance de la qualité de l'alimentation (mesure de la période) ou la limitation des perturbations EMI dans les circuits qui contrôlent l'alimentation d'un appareil donné avec un courant alternatif (activé lorsque l'onde sinusoïdale est proche de zéro, éliminant les sauts de tension brusques et les perturbations électromagnétiques qu'ils génèrent). De plus, la périphérie peut être configurée pour signaler un type spécifique de dépassement (courbe montante, courbe descendante ou les deux). Le signal ZCD n'a pas besoin d'être programmé et peut être envoyé à l'une des broches d'E/S du microcontrôleur.

chien de garde avancé

Même les circuits numériques les mieux conçus qui fonctionnent sans erreur et le code révisé à plusieurs reprises peuvent " planter ". Ce problème peut survenir pour de nombreuses raisons, parfois sans rapport avec les fonctions exécutées par le code. Il peut dépasser la température de fonctionnement autorisée ou une perturbation de la ligne électrique. La protection de base contre de telles situations sont les compteurs de surveillance (WDT), qui fonctionnent indépendamment du programme exécuté. Si l'exécution de l'instruction prend plus de temps que prévu, WDT réinitialise le microcontrôleur. Dans le cas de la famille AVR128DB, il est possible de programmer un « fuseau horaire » (Minuterie de chien de garde en mode fenêtre, WWDT), dans lequel le programme sera exécuté. Dans le cas d'une telle vérification, le fonctionnement de l'appareil sera interrompu et redémarré depuis le tout début, à la fois dans le cas d'une période trop longue et trop courte entre les réponses du noyau. Dans ce dernier cas, il est possible qu'une partie de l'instruction n'ait pas été exécutée avec des conséquences négatives, en particulier si le bloc d'opération omis était directement lié à la protection du circuit ou de l'opérateur de l'appareil (par exemple, un signal de fin de course inaperçu).

Contrôle de redondance cyclique (CRC/SCAN)

La génération et la vérification d'une somme de contrôle est une méthode couramment utilisée pour assurer une communication efficace entre les systèmes dans les systèmes à microprocesseur. Malheureusement, la mise en oeuvre logicielle d'une telle vérification consomme beaucoup de puissance de calcul des systèmes concernés et, de plus, peut ralentir leur travail. Surtout avec des disques 8 bits fonctionnant à une fréquence limitée (pour économiser de l'énergie). Les derniers microcontrôleurs de Microchip (à la fois PIC et AVR) ont été équipés de périphériques qui génèrent automatiquement une somme de contrôle (même sous la forme d'un polynôme 32 bits) et la placent dans un registre accessible par programme. La fonctionnalité connue sous le nom de SCAN permet au système CRC d'accéder directement à la mémoire du microcontrôleur, ce qui améliore également le travail avec les sommes de contrôle.

Un exemple d'utilisation des modules CIP dans des applications spécifiques et les avantages que leur utilisation apporte lors de la création de circuits mettant en œuvre des fonctionnalités complexes sont présentés ci-dessous dans les vidéos préparées par le fabricant.

Contenu produit par Transfer Multisort Elektronik Sp. z oo

Source originale du texte : https://www.tme.eu/es/news/library-articles/page/43645/Ahorro-energetico-con-microcontroladores-AVR128DB/