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佛山低功耗MCU制造

发布时间:2022-07-21 02:03:37
佛山低功耗MCU制造

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模拟信号处理单元完成对光电二级管采集信号的处理,包括信号转换、采样保持、放大、滤波和补偿等功能。由于光电二极管输出的信号是电流信号,先要转换成电压信号才能被后续电路处理。而且光电二极管工作在反向偏置状态,其结电阻较大,输出电流较小。所有要选用输入阻抗较高的运算放大器做为I/V转换的TIA。 电流-电压变换电路输出的是两种光分时复用的信号,要将两种光的信号分离就要用两路独立的采样保持电路,用RJM8L151的GPIO来控制和切换两路采样保持电路,并且要与LED驱动脉冲的控制脉冲同步。 由于分离出来的交流信号非常微弱,为了消除直流分量和高频干扰,电路中采用带通滤波器处理红光和红外信号。带通滤波器由高通和低通两部分组成,其中高通部分采用RC滤波网络来滤除直流分量,其截至频率设置为0.23Hz。低通部分采用二阶低通滤波电路,其截至频率为0.48Hz。

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在使 MCU 能够达到电流预算的所有功能中,断电模式重要。低功耗 MCU具有可提供不同级别功能的断电模式。例如,TI 超低功耗 MCU MSP430 系列产品可以提供 5 种断电模式。低功耗模式 0 (LPM0) 会关闭 CPU,但是保持其他功能正常运转。LPM1 与 LPM2 模式在禁用功能列表中增加了各种时钟功能。LPM3 是常用的低功耗模式,只保持低频率时钟振荡器以及采用该时钟的外设运行。LPM3 通常称为实时时钟模式,因为它允许定时器采用低功耗 32768Hz 时钟源运行,电流消耗低于 1uA,同时还可定期激活系统。LPM4 完全关闭器件上的包括 RAM 存储在内的所有功能,电流消耗仅 100 毫微安。 时钟系统是MCU功耗的关键。应用可以每秒多次或几百次进入与退出各种低功耗模式。进入或退出低功耗模式以及快速处理数据的功能极为重要,因为 CPU会在等待时钟稳定下来期间浪费电流。大多低功耗 mcu 都具有“即时启动”时钟,其可以在不到 10~20us 时间内为 CPU 准备就绪。但是,重要的是要明白哪些时钟是即时启动、哪些非即时启动的。某些 MCU 具有双级时钟激活功能,该功能在高频时钟稳定化过程中提供一个低频时钟(通常为32768Hz),其可以达到 1 毫秒。CPU 在大约 15us 时间内正常运行,但是运行频率较低,效率也较低。如果 CPU 只需要执行数量较少的指令的话,如:25 条,其需要 763us。CPU 低频比高频时消耗更少的电流,但是并不足于弥补处理时间的差异。相比而言,某些 MCU 在 6 微秒时间内就可以为 CPU 提供高速时钟,处理相同的 25 条指令仅需要大约 9us(6us 激活+25 条指令′0.125us指令速率),而且可以实现即时启动的高速串行通信。

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另外,如果 MCU时钟系统为外设提供多个时钟源的话,当 CPU 处于睡眠状态时外设仍然可以运行。例如,一次 A/D 转换可能需要一个高速时钟。如果 mcu 时钟系统提供独立于 CPU 的高速时钟,CPU 就可以在 A/D 转换器运行情况下进入睡眠状态,从而节省 CPU 耗流量。 事件驱动功能与时钟系统的灵活性并存。中断会使 mcu 退出低功耗模式,因此,MCU的中断越多,其防止浪费电流的 CPU 轮询与降低功耗的灵活性就越大。轮询意味着进行与不进行功耗预算之间存在差异,因为它在等待出现事件时会浪费CPU 带宽并需要额外电流。一个好的低功耗 MCU 应具有充分的中断功能,为其所有外设提供中断,同时为外部事件提供众多外部中断。 按钮或键盘应用可以证明外部中断的优势。如果不具备中断功能,MCU必须频繁轮询键盘或按钮,以确定其是否被按下。不仅轮询自身会消耗功率,而且控制轮询间隔也需要定时器,其会消耗附加电流。相比而言,在具备中断情况下,CPU 可以在整个过程中保持睡眠状态,只有按下按钮时才激活。 在选择低功率 MCU时,还需要考虑外设功耗与电源管理。某些低功率 MCU仅仅是设计时不具备低利率功能的旧架构的改进版本。而有些 MCU在设计时即具备低功耗特性,并在其外设中内置了低功耗功能。一种特性是在需要时单独启动或关闭外设的能力,换言之,更重要的是自动启动或关闭外设的能力。A/D 转换器就是一个例子,其在完成一次转换后可以自动关闭。另外,某些 MCU 正在引入直接存储器存取功能,其可以在无需 CPU 干预情况下自动处理数据。 大多MCU 具有集成的掉电保护功能,当电源低于正常操作范围时其可以复位 MCU。通常会提供启动或关闭掉电保护以节省功耗的功能,但是必须在整个过程中都使掉电保护功能置于可用状态,因为掉电是不可预测的。某些 MCU需要70uA 的电流来实现掉电保护。在只需要 45uA 平均电流的应用实例中很明显可以不考虑这些 MCU。----在选择低功耗 mcu 期间有时会忽视漏电流,但是,在苛刻的低功耗应用中则必须考虑到漏电流。大多改进后的低功耗 MCU都具有 1uA 的限定输入漏电流。在 20 输入器件中,它可能会消耗 20uA!针对低功耗设计的新 MCU具有高50nA 的漏电流。

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RJM8L303是武汉瑞纳捷电子技术有限公司推出的一款采用增强型80C51内核,拥有8KB SRAM和128KB Flash存储容量的低功耗安全MCU芯片。它具有快速中断响应,休眠和深度休眠模式。 芯片支持UART、SPI、I2C、GPIO、ISO7816、JTAG等数字通信接口;还支持13.56MHz无线接口,符合IOS14443 typeA标准,能实现无线数据传输。芯片内置DES、3DES、国密SM4等三种加密算法,以及频率安全探测器,用以保证芯片在非正常工作条件下的操作安全和数据安全。 另外,为了满足某些应用中安全交易流程的需要,芯片还内嵌了一个8位随机数发生器。该随机数发生器是采用数字振荡环方式设计的真随机数发生器,符合国家密码安全管理局《随机性检测规范》的相关要求,通过了随机数测试国际标准 FIPS 140-2和NIST SP800-22标准测试。

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非接触式红外额温计是一种利用现代传感器测量技术、微电子技术等技术手段对被测对象进行温度测量的新型仪器。当红外额温计对准并靠近被测对象至数字接近式传感器检测的有效距离时,按下电源/测量键,并保持若干秒,则红外额温计内部的红外传感器模块就会进行温度采集,并转化为电信号,随之将电信号转换为数字信号,而后通过通信接口传输到单片机。单片机通过数字温度传感器采集当前环境温度对传输的温度数字信号进行相应温度补偿处理,并把修正后的温度作为当前记录编号存储,同时判断该温度所处的LCD背光范围,从而进行相应的背光显示:(35.0-37.4℃)体温正常绿色背光、(37.5-37.9℃)体温偏高黄色背光、(38-42.9℃)体温超高红色背光,若体温异常同时还会进行“嘀嘀嘀嘀嘀”报警,语音播报当前温度。当超过30 秒不使用,自动进入低功耗模式省电。