隨鉆測(cè)井系統(tǒng)井下傳感囂的低功耗設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
停止模式：當(dāng)CLKSEL寄存器中的PSTP=0時(shí)，CPU執(zhí)行STOP指令，停止所有的時(shí)鐘和晶振，從而使芯片進(jìn)入完全靜態(tài)模式。從這一模式喚醒CPU可以通過(guò)復(fù)位或外部中斷。
偽停止模式：當(dāng)CLKSEL寄存器中的PSTP=1時(shí)，CPU執(zhí)行STOP指令進(jìn)入偽停止模式。在這種模式下實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷和看門(mén)狗模塊仍然在工作，其他的外設(shè)被關(guān)閉。這種模式消耗的電流比停止模式要大，但是縮短了喚醒CPU所需要的時(shí)間。
等待模式：CPU執(zhí)行WAI指令后進(jìn)入等待模式。在這種模式下，CPU不執(zhí)行指令，內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線和地址總線都被關(guān)閉，所有的外設(shè)都處于激活的狀態(tài)。
2．4 外設(shè)低功耗管理
隨鉆測(cè)井系統(tǒng)傳感器主要包括CPU及外圍電路、電源、UART通信、RTC、電壓電流及溫度傳感器、Flash存儲(chǔ)、總線通信部分和總線接口部分。其中耗電較多的是Flash模塊、電壓、電流及溫度測(cè)量模塊、RTC及通信電路。有些模塊在一些時(shí)期是不需要工作的，因此可以動(dòng)態(tài)電源管理，達(dá)到節(jié)約功耗的目的。
應(yīng)用增強(qiáng)型P溝道MOS開(kāi)關(guān)管VP0300L進(jìn)行以上模塊的供電控制，在無(wú)需供電的情況下切斷模塊的供電，達(dá)到節(jié)能的效果。在關(guān)閉每個(gè)模塊的供電前先關(guān)閉該模塊與MCU相應(yīng)的通信總線，避免損壞接口。
Flash模塊：在不讀寫(xiě)存儲(chǔ)器時(shí)可以關(guān)閉存儲(chǔ)器的電源節(jié)約功耗。在讀寫(xiě)的時(shí)候同時(shí)由MCU相應(yīng)I／O口送出高電平，閉合開(kāi)關(guān)。讀寫(xiě)完成后可以斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。Flash約1分鐘讀寫(xiě)1次。SW_FL連接到Q128的I／O，當(dāng)SW_FL置高時(shí)，SW_FL端電壓不小于VCC，開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)，停止供電。當(dāng)SW_FL置低時(shí)，SW_FL端電壓小于VCC，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通。
溫度、電壓、電流、電量監(jiān)測(cè)模塊：3個(gè)檢測(cè)模塊每1分鐘采集1次。3個(gè)模塊應(yīng)用1個(gè)開(kāi)關(guān)，在檢測(cè)時(shí)閉合開(kāi)關(guān)，給3個(gè)傳感器供電，使其工作。采集結(jié)束，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，降低功耗。
時(shí)間管理模塊與1553通信模塊：當(dāng)總線無(wú)信號(hào)時(shí)，MCU斷開(kāi)2個(gè)模塊的電源，降低功耗。當(dāng)總線有信號(hào)時(shí)，MCU先被喚醒，然后通過(guò)MOS開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)，給2個(gè)模塊供電。2個(gè)模塊共用1個(gè)開(kāi)關(guān)。
2．5 系統(tǒng)低功耗控制流程
系統(tǒng)低功耗控制流程如圖2所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/188566.htm
結(jié) 語(yǔ)
MC9S12Q128以其卓越的性能和極低功耗的特點(diǎn)，使開(kāi)發(fā)人員有很大的余地來(lái)設(shè)計(jì)出高性能的低功耗系統(tǒng)。實(shí)踐證明，使用MC9S12Q128為核心構(gòu)成的隨鉆測(cè)井系統(tǒng)，其電池的使用壽命已經(jīng)與進(jìn)口系統(tǒng)相差不大。
進(jìn)口隨鉆測(cè)井設(shè)備一般在井下工作時(shí)間為300小時(shí)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，自主研發(fā)的基于MC9S12Q128的隨鉆測(cè)井設(shè)備可以在井下持續(xù)工作200多小時(shí)，完全可以滿足各種水平井對(duì)傳感器的功耗要求?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)國(guó)產(chǎn)隨鉆系統(tǒng)的功耗將越來(lái)越低，達(dá)到國(guó)際水平。
評(píng)論