查看: 510|回复: 13

[活动发布] ADI读书月第九十八期:学习迎豪礼—开发超低功耗系统时...

  [复制链接]

主题

好友

593

积分

版主

该用户从未签到

发表于 2020-1-19 14:10:47 |显示全部楼层
学习迎豪礼—开发超低功耗系统时选择合适微控制器的策略


哈喽!大家好,ADI新的一期的活动已经上线一起来学习开发超低功耗系统时选择合适微控制器的策略,活动详情请看下方:

活动内容:


方式一:阅读文章并下载PDF截图到此贴,抽取3名网友送出20元京东券
方式二:本次提供文中提到的ADI EVAL-ADICUP3029板卡1块或300元京东券,征集网友进行视频评测,评测视频需包含技术讲解及demo演示。
网友可通过回帖提交你的申请理由,选择最优秀的1位申请者获得评测机会。按照申请计划完成视频评测的网友,我们将直接赠予EVAL-ADICUP3029开发板一块或300元京东券。【ADICUP3029是一款Cortex M3内核的开发板,配备了IoT应用的外设,值得IoT的开发工程师予以关注】
(PS:管管QQ:1017737292,管管会协助您进行视频的制作,制作时间一个月)


活动时间:

1月19日~2月19日


简介

在物联网(IoT)的推动下,业界对各种电池供电设备产生了巨大需求。这反过来又使业界对微控制器和其他系统级器件的能源效率要求不断提高。因此,超低功耗(ULP)已成为一个过度使用的营销术语,特别是用于描述微控制器时。作为理解ULP背后真正意义的第一步,应考虑其各种含义。在某些情况下,当电源严重受限时(例如能量收集),应用要求最低工作电流。或者,当系统大部分时间处于待机或睡眠模式,不常醒来(定期或异步)处理任务时,应用要求最低睡眠模式电流。此外,ULP也意味着能源效率,大多数工作是在有限时间内进行的。总体而言,电池供电设备基于一组权衡考虑,综合使用这些要求。

当然,ULP也是一个见仁见智并与功能相关的问题。例如,我们一般将工作模式电流在30 μA/MHz至40 μA/MHz范围、关断电流在50 nA到70 nA的微控制器单元(MCU)视为ULP。然而,能否将微控制器划归超低功耗类涉及到复杂的特性组合,包括架构、SoC设计、工艺技术、智能外设和深度睡眠模式。本文将考察ADI公司的两款微控制器,以帮助大家了解如何在此背景下解读超低功耗的真正意 义。我们还会讨论 EEMBC联盟的认证机制,它确保了得分的准确性,可帮助系统开发人员为其解决方案选择最合适的微控制器。

测量和优化超低功耗

作为了解ULP的出发点,我们首先解释如何测量它。开发人员通常会查看数据手册,在其中可以找到每MHz的电流值,以及不同睡眠模式下的电流值。第一个问题是,查看工作功耗时,数据手册通常不会解释获得该值的条件,例如代码、电压和闪存上的等待状态。有些供应商使用工作模式参考,例如EEMBC CoreMark,而有些供应商则使用像"while 1"语句一样简单的操作。如果闪存上有等待状态,则微控制器单元的性能会降低,增加执行时间,从而提高执行任务的能耗。有些供应商提供典型电压时的数值,有些提供最低电压时的数值,还有些供应商不指定任何电压。也许这些差异很微妙,但没有一个标准的话,比较只能是大致上的对比。

通常,深度睡眠模式在数据手册中有相当详细的解释,但同样,获得这些模式下的电流消耗的条件因供应商而异(例如保留的内存量或电压)。此外,在实际应用中,用户还必须考虑进入和退出这些模式所消耗的电能。这可能是一个微不足道的值,也可能事关重大,取决于器件是大部分时间处于睡眠模式还是频繁唤醒。这就引出了下一个问题——器件有多长时间处于睡眠状态?工作模式和睡眠模式之间的平衡对于确定ULP测量非常重要。为了简化该过程,EEMBC对其ULPMark-CoreProfile (ULPMark-CP)使用1秒钟时间;这是一项基准测试,许多微控制器厂商将其用作数据手册的标准。注意:使用1秒的决定被视为EEMBC工作组的共识。考虑到ULPMark-CoreProfile工作负载的工作时间,占空比将为98%左右。在该基准测试中,器件每秒唤醒一次,执行少量工作(工作周期),然后回到睡眠状态。
90.png
超低功耗测试平台

如前所述,我们将比较ADI公司两款微控制器——ADuCM4050 和 ADuCM302x的超低功耗(电能)特性。在ULPMark节课表中, ADuCM4050和ADuCM302x的得分分别为203和245.5。请记住,该基准测试仅操作微控制器单元的核心(因此得名CoreProfile)。如何解释18%的差异?

ADuCM4050包含一个采用ARMv7E-M架构的ARM® Cortex®-M4F。ADuCM302x包含一个采用ARMv7-M架构的ARM Cortex-M3。虽然两个内核均有带分支推测的三级流水线,并且两者的指令集架构相似,但只有Cortex-M4F支持DSP和浮点指令。ULPMark-CoreProfile没有DSP指令,因此Cortex-M4F器件没能发挥FPU的优势。
91.png
译器的作用

如上所述,ULPMark包括两种操作状态:工作状态和低功耗状态(器件处于睡眠模式)。这些状态均纳入恰好为1秒的占空比中。在工作状态下,每个器件执行相同的工作负载。但正如我们所看到的那样,工作效率受架构的影响。此外,它也受编译器的影响。编译器可能会选择更改和优化语句,致使指令组合发生变化。

...

将ULPMark转换为电能值

ULPMark-CoreProfile使用一个取电能值倒数的公式(10个周期,5个每秒平均电能值的中位数)。
93.png
...

认证机制—建立可信度

为了确保得分的真实性,愿意认证其器件的供应商将电路板和工具同平台特定的配置文件一起发送给EEMBC技术中心(ETC)。EEMBC将平台配置文件集成到其系统文件(包括工作负载)中,并在不同电路板上多次测量得分。认证的得分为所有测量的平均值。

通过这种方式,EEMBC确保所有得分的条件相同(相同工作负载、相同电能监测板、相似的温度等)。

...

下一步—MCU效率分析

EEMBC的终极目标是提供多个基准测试套件,使用户能够全面评估MCU。除了关注MCU核心效率的ULP-Mark-CP之外,新发布的ULPMark-PeripheralProfile (ULPMark-PP)聚焦于操作各种MCU外设,如ADC、PWM、SPI和RTC。在ULPMark-PP中,由于器件在工作负载中执行多个外设事务,所以工作功耗和轻度睡眠功耗非常重要。ULPMark-PP的结果可从EEMBC网站获得;ULP-Mark-CP和ULPMark-PP组合可供EEMBC成员使用或授权使用。

.........


附上九十七期获奖网友名单:
tobot,yinwuqing,yang_alex

请以上3位尽快联系管理员,qq:1017737292,注明读书月活动获奖。领奖截止时间:2.20



下载PDF
[Xiàzài PDF]


Download PDF





回复

使用道具 举报

主题

好友

1万

积分

翰林

  • TA的每日心情
    郁闷
    5 小时前
  • 签到天数: 755 天

    连续签到: 17 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2020-1-19 18:56:27 |显示全部楼层
    下载了
    QQ图片20200119185600.png
    回复

    使用道具 举报

    主题

    好友

    4342

    积分

    状元

  • TA的每日心情
    开心
    昨天 23:39
  • 签到天数: 285 天

    连续签到: 6 天

    [LV.8]以坛为家I

    发表于 2020-1-19 22:58:32 |显示全部楼层
    学习学习。

    1

    1
    回复

    使用道具 举报

    主题

    好友

    3222

    积分

    状元

  • TA的每日心情
    无聊
    昨天 08:02
  • 签到天数: 229 天

    连续签到: 1 天

    [LV.7]常住居民III

    发表于 2020-1-21 11:11:58 |显示全部楼层

    已经下载阅读
    捕获.JPG

    回复

    使用道具 举报

    主题

    好友

    381

    积分

    秀才

  • TA的每日心情
    擦汗
    2020-2-16 15:30
  • 签到天数: 23 天

    连续签到: 1 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2020-1-23 12:18:17 |显示全部楼层
    学习长知识 123.png

    回复

    使用道具 举报

    主题

    好友

    2003

    积分

    进士

  • TA的每日心情
    慵懒
    8 小时前
  • 签到天数: 115 天

    连续签到: 3 天

    [LV.6]常住居民II

    发表于 2020-1-23 12:31:22 |显示全部楼层
    1-23  怎么小的功耗
    1233.png

    回复

    使用道具 举报

    主题

    好友

    1487

    积分

    进士

  • TA的每日心情
    奋斗
    前天 14:56
  • 签到天数: 35 天

    连续签到: 1 天

    [LV.5]常住居民I

    发表于 2020-2-2 09:04:23 |显示全部楼层
    学习 QQ图片20200202090727.png

    回复

    使用道具 举报

    主题

    好友

    1万

    积分

    翰林

  • TA的每日心情
    奋斗
    昨天 22:45
  • 签到天数: 1281 天

    连续签到: 53 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2020-2-4 23:20:47 |显示全部楼层
    ADI20200204.jpg
    回复

    使用道具 举报

    主题

    好友

    2003

    积分

    进士

  • TA的每日心情
    慵懒
    8 小时前
  • 签到天数: 115 天

    连续签到: 3 天

    [LV.6]常住居民II

    发表于 2020-2-5 22:32:22 |显示全部楼层
    学习学习。
    205.png

    回复

    使用道具 举报

    主题

    好友

    381

    积分

    秀才

  • TA的每日心情
    擦汗
    2020-2-16 15:30
  • 签到天数: 23 天

    连续签到: 1 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2020-2-5 22:37:24 |显示全部楼层
    功耗不敢相信,太小了

    回复

    使用道具 举报

    您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

    关闭

    站长推荐上一条 /5 下一条

    手机版|电路城

    GMT+8, 2020-2-26 20:24 , Processed in 0.120830 second(s), 21 queries , MemCache On.

    ICP经营许可证 苏B2-20140176  苏ICP备14012660号-2   苏州灵动帧格网络科技有限公司 版权所有.

    苏公网安备 32059002001037号

    Powered by Discuz!

    返回顶部