詳細(xì)解析因應(yīng)能量收集應(yīng)用的超低功率需求

通常情況下，如果有需要增強(qiáng)性能等級(jí)、提供更大程度的優(yōu)化或提高集成度，OEM就會(huì)考慮采取定制方法，從項(xiàng)目開始就與專用集成電路(ASIC)供應(yīng)商合作。不利的是，這種方法并不總是可行，因?yàn)樗蟠罅康那捌谪?cái)務(wù)投資以支付一次性工程(NRE)成本，隨后還必須有足夠大的批量以收回投資。許多能量收集應(yīng)用并沒有足夠大的批量來采取這種方法，但另一方面，在后續(xù)流程上僅是將現(xiàn)成元件布設(shè)到一起的工程師很可能無法將系統(tǒng)能效提升至最高。令情況更糟糕的是，開發(fā)過程很可能要求大量的時(shí)間和工程資源。

設(shè)計(jì)社群如今有了第三種選擇，這種選擇提供ASIC有利的技術(shù)屬性，但又沒有ASIC上投資及上市時(shí)間方面的缺點(diǎn)。這種方法結(jié)合了超低功率微控制器(MCU)及高能效、可隨時(shí)定制和預(yù)定義的IC;這樣的IC集成關(guān)鍵及必不可少的模塊，如采集接口及電源管理功能、傳感器及智動(dòng)器接口。Canova Tech的ETA平臺(tái)就提供了這樣一個(gè)實(shí)例。這種新的開發(fā)套件基于安森美半導(dǎo)體的LC87F7932超低功率MCU和Canova Tech的ETA平臺(tái)，為工程師提供獲得業(yè)界證明、可以被定制(硬件及軟件)的開發(fā)套件，以滿足特定應(yīng)用要求，因而增強(qiáng)系統(tǒng)的功率/性能特性。ETA平臺(tái)完全可配置，能夠連接及匹配市場(chǎng)上大多數(shù)能量采集器，處理高于0.9 V的直流 及交流輸入電壓，或者在使用外部變壓器的條件下，處理大于數(shù)十毫伏(mV)的電壓。收集的能量能夠采用不同存儲(chǔ)元件來傳遞/存儲(chǔ)，如化學(xué)電池、電容及超級(jí)電容。通過存儲(chǔ)元件，系統(tǒng)能夠有效地管理積累的能量，而無論采用的是哪種不規(guī)則的提供模式，使系統(tǒng)能夠應(yīng)用省電策略，如使用嵌入式超低功率可配置模擬前端，此前端能夠進(jìn)行系統(tǒng)傳感器信號(hào)的采集和調(diào)理，而無須外部MCU的監(jiān)控。

LC87F7932B MCU是一款采用CMOS技術(shù)的8位器件。它包含以250 ns(最小值)總線周期時(shí)間工作的中央處理器(CPU)。這IC集成了32 KB板上可編程閃存、2,048字節(jié)RAM、片上調(diào)試器、LCD控制器/驅(qū)動(dòng)器、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及實(shí)時(shí)時(shí)鐘。它的12位7通道低功率模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)在前端完成了信號(hào)調(diào)理后，轉(zhuǎn)換采集到的信號(hào)。然后，此數(shù)字信號(hào)能夠以無線方式傳輸或存儲(chǔ)，用于根據(jù)應(yīng)用來在后續(xù)段提取。

總而言之，能量采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及到多種重要障礙及挑戰(zhàn)。工程師需要盡可能多地提升處理性能，同時(shí)將總體功率預(yù)算保持在最低等級(jí)，而且在可能被證實(shí)對(duì)成本極敏感的應(yīng)用中不大幅增加支出。必須竭盡所能，使用最優(yōu)的元器件，并確保完全理順開發(fā)過程。通過使用本文詳細(xì)介紹的基于超低能耗MCU架構(gòu)和可配置及可定制器件的開發(fā)平臺(tái)，工程師能夠克服這些障礙，并因而提供更有效的方案。