Библиотека программиста

Все, что необходимо начинающему и опытному программисту

Особенности практического использования МК AVR
При использовании AVR возникает ряд вопросов практического характера, игнорирование которых может иногда привести к неработоспособности или сбоям устройства (а в некоторых случаях — даже к невозможности его запрограммировать). Например, одна из таких проблем — возможность потери содержимого EEPROM при выключении питания. Эту и подобные проблемы мы подробно рассмотрим в соответствующих главах. Здесь же остановимся на некоторых общих вопросах включения МК AVR.

О потреблении
МК AVR потребляют в среднем 5-15 мА (без учета потребления внешних устройств через выводы МК). Потребляемый ток зависит не только от степени "навороченности" модели, но и от тактовой частоты и напряжения питания. На рис. 1.2 приведена типовая диаграмма зависимости тока потребления от напряжения питания и тактовой частоты для младших моделей семейства Mega.

Тактовая частота (МГц)
Рис. 1.2. Диаграмма зависимости тока потребления от напряжения питания и тактовой частоты для младших моделей семейства Меда
Из рис. 1.2, в частности, следует, что значительно уменьшить потребление можно, снижая тактовую частоту в тех случаях, когда время выполнения программы некритично. Это позволяет упростить программу, отказавшись от режимов энергосбережения: например, при установке "часового" кварца 32 768 Гц в качестве тактирующего потребление МК может составить порядка 200-300 мкА.

Заметки на полях
Величину тока потребления 1-2 мА и менее можно условно считать приемлемой для батарейных устройств, которые рассчитаны на долговременный режим непрерывной работы. Элементы типоразмера АА (типа alcaline, т. е. щелочные) имеют емкость порядка 2000 мАч, т. е. устройство с указанным потреблением от этих элементов проработает не менее 1000 ч (реально даже несколько больше) или более 40 суток. Время работы от батарей типоразмера D с энергоемкостью порядка 15-18 ООО мАч составит около года, чего для большинства практических применений достаточно. Выбирать для питания подобных устройств (особенно, включающихся периодически на короткое время) следует именно щелочные элементы, т. к. они обладают большой емкостью, не текут при переразряде и, главное, имеют значительно больший срок хранения (порядка 7 лет) по сравнению с другими типами элементов.

Но внимательное рассмотрение вопроса показывает, что именно этим — упрощением программы — в подавляющем большинстве случаев преимущества более низкой тактовой частоты и ограничиваются. Графики на рис. 1.2 линейны, отсюда следует, что пропорционально снижению тактовой частоты растет время выполнения команд. Таким образом, процедура, выполнение которой при тактовой частоте 4 МГц займет 100 мкс, при тактовой частоте 32 768 Гц будет длиться более 12 мс. Легко подсчитать, что в том и другом случае количество энергии, потребленной на выполнение этой процедуры, будет одинаковым.

Поэтому можно сделать следующий общий вывод: если вы не желаете вникать в тонкости режимов энергосбережения и не реализуете их в программе, то для общего снижения потребления нужно выбирать тактовую частоту как можно ниже (на практике обычно достаточно ограничиться величиной 1 МГц, т. к. дальнейшее снижение, скорее всего, не даст эффекта из-за дополнительного потребления внешними цепями, неизбежно присутствующими во всех схемах). Если же у вас предусмотрен один из режимов "глубокого" энергосбережения (см. главу 4), то тактовая частота с точки зрения суммарного потребления практически не имеет значения.

Другое дело— выбор напряжения питания, которое желательно сделать как можно меньше, если это позволяют внешние устройства. Зависимость тока потребления от напряжения питания, как легко уяснить из графиков на рис. 1.2, нелинейная: с увеличением напряжения ток потребления быстро возрастает. Поэтому снижать напряжение питания даже с учетом ограничения на тактовую частоту для большинства моделей AVR (не более 8 МГц при питании 2,7 В) все равно выгодно. Например, устройство с питанием 3 В при тактовой частоте 8 МГц, согласно рис. 1.2, будет потреблять около 3 мА или, в пересчете на единицы мощности, 9 мВт; на процедуру длительностью 100 мкс уйдет энергия 0,9 мкДж. При частоте 16 МГц та же процедура займет 50 мкс, но потребление при необходимом напряжении питания 5 В составит около 14 мА, т.е. 70 мВт; итого на выполнение процедуры уйдет энергия 3,5 мкДж, почти в 4 раза больше.

<< Назад         В начало         Далее >>

Библиотека программиста. 2009.
Администратор: admin@programmer-lib.ru