LESENSE降低耗能_IoT無(wú)線裝置供電效率提升

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)逐漸將真實(shí)世界的“類(lèi)比”事件轉(zhuǎn)變成網(wǎng)路型態(tài)的動(dòng)作與反應(yīng)。連線的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可監(jiān)控類(lèi)比事件，并在發(fā)生需要通報(bào)的事件時(shí)，即時(shí)透過(guò)網(wǎng)際網(wǎng)路將其平移至云端，讓?xiě)?yīng)用程式得以著手處理。

其中一種重要的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程式，即為用電池供電的傳感器。這些傳感器安裝于不使用電源線供電的區(qū)域，在監(jiān)控事件的同時(shí)也以無(wú)線方式與物聯(lián)網(wǎng)通訊。在多數(shù)情況下，這類(lèi)無(wú)線傳感器產(chǎn)品通常仰賴電池供電，且須隨時(shí)保持開(kāi)啟狀態(tài)，并支援無(wú)線網(wǎng)路通訊協(xié)定、MCU，以及至少一個(gè)類(lèi)比傳感器。

目前面臨的挑戰(zhàn)，是必須透過(guò)單一電池或電源，讓產(chǎn)品感測(cè)環(huán)境的時(shí)間延至最長(zhǎng)。這類(lèi)應(yīng)用程式中的許多典型MCU通常會(huì)喚醒MCU核心及各種周邊設(shè)備，以進(jìn)行感應(yīng)測(cè)量(圖1)。當(dāng)有必須通報(bào)的事件時(shí)，MCU會(huì)隨即回報(bào)，然后恢復(fù)工作周期程序。而這會(huì)消耗大量電力，降低電池壽命，因?yàn)?ldquo;整個(gè)MCU”(包括周邊設(shè)備)都必須運(yùn)作，且會(huì)使用不必要的核心處理效能。

低耗能傳感器介面添效率

這項(xiàng)理想的解決方案勢(shì)必得鎖定上述各種問(wèn)題加以解決，亦即在使用單一電池電源的情況下盡可能延長(zhǎng)時(shí)間，使產(chǎn)品能充分感測(cè)所處環(huán)境。因此，以電池供電的物聯(lián)網(wǎng)傳感器裝置將能提供：

1.自主節(jié)能系統(tǒng)，以便落實(shí)傳感器管理與測(cè)量。

2.可個(gè)別設(shè)定的傳感器輸入/輸出、臨界值與各傳感器組態(tài)。

3.可設(shè)定的低功耗邏輯引擎，僅在必要時(shí)機(jī)喚醒MCU。

4.低功耗存儲(chǔ)器，可緩沖多個(gè)測(cè)量作業(yè)，延長(zhǎng)喚醒CPU的間隔時(shí)間。

5.低功耗無(wú)線效能。

由于電池供電無(wú)線傳感器應(yīng)用的重要性，Silicon Labs積極研發(fā)節(jié)能的無(wú)線MCU傳感器技術(shù)。Gecko MCU便是以節(jié)能為目標(biāo)，提供多種重要系統(tǒng)，可更有效率地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作。

Gecko與Wireless Gecko(合稱(chēng)為“Gecko MCU”)使用低功耗傳感器介面(LESENSE)、周邊反射系統(tǒng)(PRS)以及其他節(jié)能技術(shù)，可讓裝置在低功耗的狀態(tài)下運(yùn)作，同時(shí)讓核心與多數(shù)MCU進(jìn)入“深度睡眠”模式。

本文提供LESENSE的介紹。周邊反射系統(tǒng)(PRS)可讓多個(gè)不同周邊設(shè)備輪替運(yùn)作，無(wú)需核心干預(yù)。以上各個(gè)必要條件結(jié)合其他優(yōu)勢(shì)，便能有效發(fā)揮節(jié)能效益(表1)。

LESENSE為應(yīng)用彈性高的傳感器介面與系統(tǒng)，可自主持續(xù)管理及監(jiān)測(cè)最多16部電阻式、電容式或電感式傳感器，同時(shí)讓整體晶片維持“深度睡眠”模式，并讓核心(CPU)維持關(guān)閉狀態(tài)。

LESENSE包括定序器、統(tǒng)計(jì)與比較區(qū)塊、可設(shè)定的解碼器及RAM區(qū)塊，可用于設(shè)定組態(tài)及儲(chǔ)存測(cè)量結(jié)果。

．定序器

可運(yùn)作低頻震蕩器，透過(guò)PRS處理與其他周邊設(shè)備的互動(dòng)，并安排傳感器的工作周期與測(cè)量。

．統(tǒng)計(jì)與比較區(qū)塊

可統(tǒng)計(jì)定序器的脈沖，并將此資訊與可設(shè)定的臨界值相互比較，以完成高階測(cè)量。

．解碼器/狀態(tài)機(jī)

可接收傳感器測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)多達(dá)16個(gè)可設(shè)定的狀態(tài)及相關(guān)動(dòng)作采取行動(dòng)。

系統(tǒng)完整降低CPU/MCU喚醒時(shí)間

在外部事件超過(guò)傳感器臨界值時(shí)喚醒CPU并非創(chuàng)新概念。本質(zhì)上，這會(huì)將圖1的固定MCU工作周期調(diào)動(dòng)為單一事件；當(dāng)類(lèi)比事件超過(guò)指定臨界值時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)喚醒MCU并執(zhí)行各種動(dòng)作。然而，LESENSE的獨(dú)特之處在于擁有完整的傳感器系統(tǒng)，在排除CPU介入及盡量減少M(fèi)CU運(yùn)作的情況下，管理并監(jiān)控傳感器與相關(guān)周邊設(shè)備。