МК, ЖКИ и питание от батарейки - реально ли?

[watchmaker]

Программно - это будить контроллер 64 раза в секунду для переключения знака... похоже всё-таки придется переходить на техас...

[Ser60]

Именно так, все-равно МК большую часть времени простаивает. Это для человека 64 раза в секунду быстро. Для МК это супер медленно. Кроме того, опять многое зависит от инерционности индикатора. Например, для Varitronix достаточно 25 гц чтобы не было заметно мерцание, т.е. период между пробуждениями около 40 мсек. Если МК это MSP430F2xxx, то его время пробуждения из сна 2 мксек. Сколько надо времени чтобы инвертировать 4 порта для 32-сегментного индикатора? Ну пусть даже 40 мксек, что составляет 1/1000 часть периода ЖКИ. Здесь многое зависит от скорости выхода МК из сна и переключения его на более быстрый генератор, скажем 1 мгц. Генератор тоже требует времени на раскрутку. А может инвертировать порты следует и с медленным 32кгц часовым генератором для конкретного МК. Здесь нужно подумать, посчитать и поэкспериментировать. Достижение малого токопотребления требует кропотливой работы. Как однозначно делать, чтобы было все хорошо Вам не скажет никто (а если скажет - не верьте , т.к. это зависит от многих параметров. Я согласен с Железняковым, что низкое энергопотребление сейчас одно из основных направлений развития микроконтроллерной техники.

Спросите у вашего магазина какой тип индикаторов. Может найдете их даташит, а может они и параметры их знают и просто не поставили их на вебсайт.

[watchmaker]

Я совсем запутался...
Зы, с автономным драйвером будить МК достаточно 4 или 8 раз в секунду, больше не надо. Что выгоднее в плане потребления?

[watchmaker]

Мне попадалось, что Тексас может высылать сэмплы МК любого типа. Как это делается и сколько стоит?

[Ser60]

Редкие пробуждения сами по себе не означают низкое токопотребление. Даже если будить МК часто, все зависит от соотношения времени активной работы к времени спячки. Конкретный и грубый пример: допустим МК только работает на ЖКИ. В случае использования ЖКИ драйвера в ПОСТОЯННЫМ токопотреблением 4 мка среднее потребление за период ЖКИ будет таким-же. Допустим теперь, что мы пишем программный драйвер с временем активной работы 40 мксек на частоте 1 мгц. МК будет на протяжении 40 мксек кушать 250 мкА (MSP430F2032 от 3В), а в остальные 39960 мксек будет работать во сне с включенным RTC с токопотреблением 1 мкА. Тода среднее токопотребление за период ЖКИ будет (250*40 + 1*39960) / 40000 = 1.25 mkA. Повторяю, это лишь грубая прикидка, иллюстрирующая принцип.

Семплы от TI я получаю регулярно и бесплатно (в США). В Вашем случае спросите у представителя. В любом случае, если речь идет о покупке единичничного МК то он стоит всего 3-5 $.

[watchmaker]

У нас в магазинах больше 10 $...

[Ser60]

Ну пусть 10, сколько Вам их надо для устройства. Я недеюсь Вы занимаетесь радиолюбительством не только чтобы делать устройства более дешевые, чем промышленные. А для "души" можно и 10 заплатить.. Это мое личное мнение.

Посмотрите для начала здесь:
http://focus.ti.com/general/docs/distri ... tryCode=UA
ну а дальше Гугль Вам в помощь или вебсайт фирмы для заказа семплов. Выходите на вебсайте TI на желаемый МК и смотрите, предлагает-ли TI его бесплатные семплы.

[Ser60]

Кстати, если соберетесь делать программный ЖКИ драйвер, совсем необязательно использовать TI МК. Как обещал, я попробую в ближайшие пару дней реализовать его на другом МК и отписать про токопотребление.

[Ser60]

Отписываюсь как обещал: сделал я пробный программный драйвер для 2-значного ЖКИ (см. фотку) на МК типа C8051F920. Его собственное потребление в режиме сна с включенным таймером, тактируемым внутренним 20 кгц генератором, около 0.8 мкА. Вся схема с работающим ЖКИ потребляет 1.45 мкА от батерей (2хААА). Частота управления ЖКИ около 14 гц, таким образом МК выходит из сна каждые 35 мсек чтобы инвертировать состояние портов. Мерцания цифр не наблюдается.

[watchmaker]

STM8L152 дествительно выглядит многообещающе. В 48-выводном корпусе имеется возможность управлять 28 сегментами ЖКИ.

А сколько портов при этом остается еще?

[Zheleznjakov]

48-(питание и пр)=41-(ресет)=40-(28+4)=8.

[watchmaker]

Маловато... надо 4 на точки, 4 входа для кнопок и еще хотя бы один на сигнал.

[Ser60]

Про выводы см. в даташите, у меня его нет под руками. Но 48-29=19. Пара из них на питание, еще на то, на се, т.е. порядка 10 выводов должно остаться. Учтите, что программатор из набора STM8S Discovery стоит около 10$ и по утверждению инженера ST им можно программировать и STM8L. Программатор для TI серии MSP430F2xx стоит 4:60$.

Я еще немного повозился со своим драйвером и померял все параметры, которые можно измерить. Оказалось, что при отключемии ЖКИ потребление уменьшается с 1.45 мкА до 1.15 мкА. В активном режиме МК тактируется от внутреннего генератора на частоте 20 мгц и потребляет при этом 3.63 мА (измерено). Программная часть цикла вывода МК из сна, инвертирования портов и погружения МК обратно в сон занимает 21 циклов процессора (программа на ASMе, т.е. считать просто), и вычисляется за время около 1 мксек (также измерено). Добавим в этому 2 мксек для выхода из сна по паспорту, в течении которых генератор 20 мгц разгоняется а МК ждет окончания разгона. Однако, это время непонятно как померить, также как и токопотребление в этом режиме, т.к. в документации отсутствуют подробности вывода МК из глубокого сна. На протяжении остальных 35000 мксек МК спит и единственный работающий в нем блок RTC для периодических пробуждений потребляет 0.8 мкА (измерено). Таким, образом, обозначив токопотребление за время выхода из сна черех Х мкА*мксек, среднее токопотребление получается
(3500мкА*1мксек + Х + 0.8мкА*35000мксек) / 35000мксек = 1.15 мкА
Откуда Х примерно равно 8700 мкА*мксек.

Интересно еще следующее. Я поставил в схему другой МК той-же фирмы C8051F986. У него токопотребление с работающим RTC вообще 0.3 мкА (измерено), и с отключенным ЖКИ и тем-же кодом он кушал 0.8 мкА! Однако, его RTC таймер работает немного по-другому и период ЖКИ получился 50 мсек. Подобный анализ показал, что величина X для этого МК примерно такая-же как и выше. Выходит так, что эту величину Х для выхода из сна можно принять для ориентировочных рассчетов токопотребления Силабовских контроллеров. У других МК эта величина может запросто быть другой, нужны эксперименты.

Как видно, основной вклад в токопотребление – это когда МК спит с работающим RTC. Вот как обстоят с этим дела у некоторых других типов МК при работе от 3 В (данные из даташитов):
MSP430F233: 1 мкА (LFO, LPM3 mode), выход из сна менее чем за 1 мксек!
PIC16F1827: 0.8мкА (T1OSC), выход из сна 3.2 мксек (при работе на частоте HF кварца), время раскрутки PLL около 2 мсек!
ATMEGA48A: 0.8 мкА (TOSC, power-save mode), выход в лучшем случае 6-14 циклов генератора.
Получается, что из этих 3-х лучше всего подходит для программного драйвера ЖКИ МК от TI, за ним AVR. Но максимальная частота AVR на 3 В всего 12 мгц, и потребление в активном режиме больше.

А как управлять статическим ЖКИ с 32 сегментами? Можно, конечно, применить МК с большим числом выводов. Такие, как правило выпускаются с шагом выводов 0.5мм (MSP430F233 – около 7$). Если это проблема, можно поставить 2 маловыводных МК в просто паяемых корпусах. В одном их них будет работать RTC, а другой будет спать с отключенными генераторами и пробуждаться от первого МК по сигналу с одной из его ног. При этом он будет потреблять порядка 0.1 мкА или того меньше, так что суммарное токопотребление вырастет менее, чем в 2 раза, я думаю раза в 1.5. Появляется возможность организовать parallel processing.

[watchmaker]

А как с этим у ATmega165/325?

[watchmaker]

И есть ли еще какие-то АВР с 5 портами или более? Если уже АВР, то стоит ли ставить 3290 или делать в софте?

[Zheleznjakov]

У stm-ки такой расклад, (данные из даташита :

Active-halt mode, RTC enabled (внешний кварц), -40 °C to 55 °C, питание от 1.65 V до 3.6 V:
LCD OFF = 0.62 мкА
LCD ON (static duty/external VLCD=3V) = 0,95 мкА
LCD ON (1/4 duty/external VLCD=3V) = 1,6 мкА
LCD ON (1/4 duty/internal VLCD=3V) = 3,7 мкА
Wakeup time from Active-halt mode to Run mode - 4,7 мкс

(Active-halt mode: CPU and peripheral clocks are stopped, except RTC. The wakeup
can be triggered by RTC interrupts, external interrupts or reset)

--
у MSP430F233 разве есть RTC встроенный?

[Ser60]

Да, STM8L выглянит очень зло. Давно к ним подбираюсь, уже и программатор приобрел и сами чипы. Но вокруг так много всего интересного попробовать... Zeleznjakov добрасывает последние капли в чашу. Еще чуть-чуть и она переполнится...

У MSP4302xx есть встроенный кварцевый генератор на 32.768 кгц и еще низкочастотный RC-генератор с еще меньшим потреблением. Оба могут работать когда процессор спит. Есть еше масса таймеров, позволяющих просто организовать RTC.

Насчет того, что лучше (программный драйвер на меге 165 или 3290) - я потратил выше больше часа на описание КАК ответить на этот вопрос и какие возникают нюансы. И пока не будут проведены соответствующие эксперименты и измерения, ответа на него у меня нет. Конечно, не все моменты описаны выше. Совершенно не затронут, например, вопрос о полном токопотреблении с учетом активного режима для проведения реальных вычислений в конкретном устройстве. Без программы обсуждать это бессмысленно. Если хотите достичь минимума потребления с мегами, купите в конце концов обе эти меги и попробуйте.

На практике обычно довольствуются разумным приближением к минимуму. Меня лично напрягает, что 3290 в 100-выводном корпусе. У каждого вывода есть ток утечки на уровне примерно 10-100 нА (точнее в даташите), и если их 100 - считайте сами. Добрая половина из них не будет использована. Я-бы начал с программного драйвера. Думаю, уложитесь в 3-5 мкА.

Кстати о кнопках: если, исходя из логики работы, какие-то из них не могут быть нажаты одновременно, посадите их на вход АЦП. Тогда 1 вывод контроллера будет обслуживать несколько кнопок. Даже если они будут нажаты одновременно, иногда можно распознать и это.

Есть-ли новости о параметрах ЖКИ? Неплохие 3-вольтовые ЖКИ выпускает Varitronix (varitronix.com). У них инеется представительство, обслуживающее Россию и Украину (MT System - см. сайт varitronix.com). Если получится приобрести VI-415 или VI-402, думаю останетесь довольны.

[Zheleznjakov]

"зло" в смысле плохо или хорошо?
конечно не хорошо рекламировать реально не испытав их в этом режиме, я с ними вожусь более плотно уже с пол года, пока все заявленные характеристики держали.

[Ser60]

Извиняюсь: зло - это в смысле очень хорошо. Я тут недавно посетил "training" по ST, и инженер фирмы настолько всех зажег, что захотелось бросить все и начать тискать их МК. Потом я прочитал несколько даташитов и даже что-то простенькое запрограммировал на Discovery и это пока весь опыт с ними. До конца этого года я работаю с контроллерами Silabs и не хочу отвлекаться, хотя руки чешутся.

[watchmaker]

ADC тоже жрет немало энергии... думаю взять 165Р/325Р и попробовать в софте.