Ingebedde systemen zijn ontworpen om alleen voor specifieke doeleinden te werken en zijn geoptimaliseerd om te voldoen aan verschillende parameters, zoals vermogen, prestaties, kosten en tijd. Het ontwerp van ingebedde systemen zit vol uitdagingen, aangezien het ontwerpproces van ingebed ontwerp verschillende optimalisatieactiviteiten omvat met de vereiste van verschillende specificaties voor verschillende omstandigheden.
Het circuitontwerp van consumentenelektronica zoals mobiele telefoons, laptops en meer apparaten moet zo worden gebouwd dat ze schokken, vallen of onderdompeling in water kunnen weerstaan zonder hun operationele capaciteit te verliezen.
De ontwikkeling van geïntegreerde systeemcircuits doorloopt verschillende stappen en de ontwerper moet deze vereisten herkennen voordat hij met het ontwerpproces begint. Het negeren van elke stap kan leiden tot onjuiste ontwikkeling van het embedded systeem, wat kan leiden tot apparaatstoringen die enorme kosten kunnen kosten na de laatste ontwerpfase. TronicsZone, een bedrijf dat gespecialiseerd is op dit gebied, beveelt de volgende werkwijzen aan om succes te garanderen en risico’s te verminderen.
Voordat u begint te werken aan het circuitontwerp van embedded systemen, is het belangrijk om deze twee parameters te kennen:
-
Herken het beschikbare energiebudget: Als u het volledige energiebudget voor het ontwerpen van het embedded systeem begrijpt, kunt u de juiste componenten/chips en andere noodzakelijke factoren selecteren.
Meting van het totale energieverbruik: Het totale stroomverbruik van de schakelingen kan worden afgeleid met behulp van een blokschema bij het ontwerpen van het embedded systeem. Het gebruik van een blokschema helpt de ontwerper om de belangrijkste componenten van het circuit en hun limieten voor stroomverbruik te herkennen. Maak speciale applicatie-aantekeningen en datasheets om deze informatie over uw apparaten te krijgen.
De hierboven genoemde factoren zullen de ontwerper van geïntegreerde systeemcircuits helpen om een hoogwaardig geïntegreerd circuitontwerp te bouwen om een lager stroomverbruik en hoge prestaties plus efficiëntie te bereiken. Het zal de ingenieur ook helpen de juiste chip-/componentvereisten en andere belangrijke parameters te begrijpen in de vroege ontwerpfase van het embedded systeem. Om een effectief ingebed systeem te ontwerpen, volgt hier een lijst met enkele nuttige overwegingen bij het ontwerpen van circuits die de ontwerper kan gebruiken bij het ontwerpen van de ingebedde systeemkaarten.
Controleer de algehele bedrijfsspanning van het circuit
Het is belangrijk om een lage bedrijfsspanning voor de gehele printplaat aan te houden, omdat het stroomverbruik gerelateerd is aan de bedrijfsspanning. Hoe hoger het spanningsniveau van de schakeling, hoe hoger het stroomverbruik, dus het wordt aanbevolen om het spanningsniveau zo laag mogelijk te houden. Als elke chip in het circuit het spanningsniveau bijvoorbeeld kan verlagen tot 2,7 V, kan de ontwerper overwegen een kleine marge in te stellen voor het specifieke spanningsniveau voor het hele circuitontwerpbord.
Aan de andere kant, als er voldoende energiebesparende optie in het circuit is, kan de ontwerper gemakkelijk voldoen aan de vereiste voor meer dan één voedingsrail, die nodig is voor het embedded systeembord, maar wat extra apparatuur zoals digitale vertaalchips en een Er is een DC-DC-converter nodig om het bordontwerp te voltooien.
Behoud de bedrijfsspanning van apparaten die veel stroom verbruiken
De werking van elektronische apparaten die veel energie verbruiken, moet op laagspanning worden geregeld, omdat dit het energieverbruik helpt minimaliseren. Om deze stap te bereiken, zijn enkele extra apparaten, zoals een LDO/DC-DC-omzetter en een externe spanningsomzetter, nodig om te communiceren met verschillende apparatuur/componenten in de circuits die op verschillende spanningsniveaus werken. Voordat u deze procedure uitvoert, moet u de extra kosten, inspanning, energiebesparing en inschakeltijd controleren die nodig zijn voor uw circuitontwerp.
De juiste chips en componenten kiezen
De selectie van de juiste IC-chips en componenten is erg belangrijk bij het tekenen van een embedded systeemschema, omdat dit de efficiëntie en prestaties van het apparaat beïnvloedt. Het is ook noodzakelijk om rekening te houden met het volledige stroomverbruikbudget, omdat het stroomverbruik een grotere impact op het circuit zal hebben. Daarom moet de ontwerper IC’s kiezen met een hoog/laag stroomverbruik, afhankelijk van het circuitontwerp, of het zal werken op een hoog/laag spanningsniveau. Bij het kiezen van componenten en chips voor circuits moeten ook andere belangrijke factoren worden erkend.
Meerdere interfacemodules gebruiken
Het circuitontwerp van het geïntegreerde systeem kan de noodzaak vereisen om andere geprefabriceerde apparaten te gebruiken, zoals sensoren, camera’s, IoT-modules (Bluetooth, WiFi, enz.), RS485 / RS232-communicatie-interfaces, enz. Het is belangrijk om rekening te houden met het energieverbruik. van deze interface-apparaten voordat u ze selecteert. Het kiezen van het juiste type technologie kan idealiter worden gemeten door verschillende parameters te vergelijken, zoals actief stroomverbruik, stroom op tijd, ideaal stroomverbruik van verschillende apparaten.
Als de ontwerper bijvoorbeeld RF wil gebruiken om gegevens over te dragen, moet hij het juiste apparaat overwegen van WiFi, BLE, ISM RF, Zigbee, enz., Die een geweldige gebruikerservaring zullen bieden en minder stroom verbruiken. Meestal leidt de verkeerde technologiekeuze tot problemen bij het optimaliseren van het stroomverbruik in het circuitontwerp. Daarom is het ook belangrijk om met deze factoren rekening te houden.
perifere stroompoort
Bij het ontwerp van elektronische schakelingen kan het vermogensregelingsmechanisme worden geïntegreerd om het apparaat uit te schakelen wanneer het niet in gebruik is. Bepaalde embedded systemen gebruiken communicatiemodems en als u deze altijd AAN houdt, kan dit u geld kosten vanuit het oogpunt van stroomverbruik. Daarom is het beter om de AAN/UIT-knop te gebruiken om het apparaat uit te schakelen wanneer het niet in gebruik is. Andere componenten zoals sensoren, ADC, LCD, enz. ze moeten worden uitgeschakeld wanneer ze ook niet in gebruik zijn, omdat ze het verhoogde stroomverbruik in de circuits helpen verminderen.
De juiste voeding gebruiken
Het is zeer essentieel om de precieze ingangsspanning te kiezen die op het geïntegreerde bord zal werken. Ingangsspanning wordt geleverd door de voedingsadapter of batterij; moet correct worden gemeten. Als alle componenten op de printplaat op 3,3V of 5V werken, is het beter om een 6V-voedingsingang te gebruiken in plaats van een 12/24V-batterij of DC-ingang, omdat dit het verlies van energie in circuits als energie helpt voorkomen. Het verlies is direct gerelateerd aan het spanningsverschil.
Voor geïntegreerde boordspanningsconversie moet de ontwerper een schakelende DC-DC-converter gebruiken in plaats van een lineaire regelaar. Lineaire regelaars werken zeer inefficiënt bij spanningsconversie, aangezien deze apparaten zich in de dissipatiemodus bevinden waarin het vermogen gelijk is aan het verschil in spanning en stroom die als warmte wordt gedissipeerd.
LED-plaatsing
De locatie van de LED’s op het geïntegreerde bord kan het stroomverbruik van het circuitontwerp sterk beïnvloeden. Een enkele LED kan tot 1-5mA in het circuit trekken. Daarom, als het nodig is om LED’s aan boord te gebruiken, moet de ontwerper proberen de LED’s te verminderen. Het is beter als de LED’s indien mogelijk volledig worden verwijderd.
Anders moet de ontwerper proberen de helderheid van de LED’s te minimaliseren met behulp van een hoogwaardige weerstand. De technicus kan de LED’s zo instellen dat ze alleen knipperen in plaats van ze de hele tijd te laten schijnen, of ze UIT laten totdat de gebruiker communicatie met het apparaat nodig heeft. Dergelijke benaderingen zullen het stroomverbruik in het totale circuit helpen verminderen.
Selectie rechter scherm
Bij het selecteren van het display voor het embedded board heeft een technicus verschillende opties om uit te kiezen, zoals papieren display, 7-segments display, OLED, monografisch LCD, karakter LCD, glazen LCD, etc. Aangezien het scherm meer dan 50% tot 60% van het totale stroomverbruik verbruikt, moet de ontwerper het scherm zorgvuldig kiezen, rekening houdend met het totale stroomverbruik dat door het hele circuit wordt geleverd.
Als het zeker verplicht is om het scherm met een hoog stroomverbruik te gebruiken, moet de ontwerper andere technieken implementeren, zoals volledig scherm, activering van achtergrondverlichting, schermgrootte, keuze van kleurenschema, zoals grijswaarden of donkere modus, die kunnen helpen het energieverbruik drastisch te minimaliseren consumptie.
Gebruik van pull-up weerstanden
Het gebruik van pull-up-weerstanden met optimale waarden kan het stroomverbruik in circuits helpen verminderen. Pull-up weerstanden worden voornamelijk gebruikt voor sleutels, I2C, etc. Elke pull-up-weerstand kan tot een paar milliampère helpen besparen. Daarom kan het gebruik van pull-ups aanzienlijk helpen om energie te besparen. De pull-up-weerstand met een waarde van 1K zal bijvoorbeeld maar liefst 3,3 mA afvoeren dan de pull-up met een waarde van 10K, die 330 uA zal afvoeren bij gebruik op 3,3 V.
Gebruik van microcontroller (MCU)
De selectie van de juiste microcontroller is belangrijk voor het circuitontwerp van geïntegreerde systemen. Afhankelijk van het type circuit kan de selectie van een microcontroller met hoog / laag stroomverbruik variëren. De selectie van de microcontroller met laag stroomverbruik is van cruciaal belang als het stroomverbruik van de MCU 20% hoger is dan het stroomverbruik van de embedded systeemkaart.
Dus meer moeite doen om de laagste stroomverbruikende MCU te kiezen, zal niet veel invloed hebben op het circuit. Het is belangrijk om aandacht te besteden aan andere factoren die kunnen helpen bij een laag stroomverbruik, zoals perifere vermogensregeling, het invoerniveau van de drijvende-kommapinnen instellen op een gedefinieerde hoge of lage status, het optimaliseren van stroomstrategieën van code enz.
Heb je hier enig idee van? Laat het ons hieronder weten in de comments of neem de discussie mee naar onze Twitter of Facebook.
Aanbevelingen van de redactie:
