一, Az alvó üzemmód technikai lényege: a dinamikus energiagazdálkodás magja
A szegmenskód képernyő alvó üzemmódja lényegében az energiafogyasztás fokozatos csökkentését éri el a nem alapvető áramköri modulok kikapcsolásával. Műszaki megvalósításának két alapvető feltételnek kell megfelelnie:
Hajtás hullámforma vezérlése: Az AC feszültség által vezérelt szegmenskód képernyőknek dinamikusan kell beállítaniuk a COM/SEG jelek fázisviszonyát alvó üzemmódban. Például a National Technology N32L43x alvó üzemmódban 50%-ról 20%-ra csökkentheti az LCD meghajtó feszültségének terhelhetőségét a beépített -meghajtási hullámforma fázisfordító funkciója révén, így a statikus energiafogyasztás 5 μA-ról 0,8 μA-re csökken.
Megjelenítési tartalom megőrzése: Az aktuális megjelenítési adatokat keretpufferben vagy kijelző RAM-ban kell tárolni. A GD32L233 LCD vezérlője 32 × 8 kijelző RAM szegmensét integrálja, amely képes fenntartani a kijelző tartalmát alvó módban anélkül, hogy ébredés után újra inicializálni kellene a kijelző adatait.
Technikai szempontból az alvó mód a „Dinamikus energiagazdálkodás” (DPM) kategóriájába tartozik az alacsony fogyasztású architektúrákban{0}}. Példaként az ARM Cortex-M magot véve alvó üzemmódja egyensúlyt teremt az energiafogyasztás és a válaszsebesség között a CPU órajelének kikapcsolásával, az SRAM és a regiszterállapotok megőrzésével, valamint a perifériás órajel-kapuzás technológiájával. A szegmenskód-képernyő illesztőprogram-áramkörénél ezt a kezelést ki kell terjeszteni az LCD-illesztőprogram-modulra az SLP bit konfigurálásával az LCD_CR regiszterben, hogy az illesztőprogramot alacsony{5}}fogyasztású állapotba helyezze.
2, Az alvó üzemmód megvalósításának útja: Hardver szoftver együttműködésen alapuló tervezés
1. Hardverréteg támogatása: Dedikált illesztőprogram-chipek és MCU-k mély integrálása
A modern ipari szegmenskód képernyők alvó üzemmódja nagymértékben függ a dedikált illesztőprogram chipek és az MCU-k együttműködésétől
Illesztőprogram chip-szintű optimalizálása: Például a HT1621 és más illesztőprogram chipek beépített-töltőszivattyú-áramköröket tartalmaznak, amelyek alvó üzemmódban automatikusan kikapcsolják a töltőszivattyút, így 200 μA-ról 2 μA-re csökkentik a tápegység áramát. Ugyanakkor a belső szkennelési időzítő generátor konfigurálható úgy, hogy a frekvencia-felhasználás a tartalom ellenőrzésével1Hz a frissítési megjelenítési üzemmódban legyen. 80%.
MCU periféria integráció: A GD32L233 LCD vezérlője támogatja a STOP2 módot, amelyben az LCD meghajtó továbbra is működik, miközben a CPU, a PLL és más modulok ki vannak kapcsolva, így a rendszer energiafogyasztása normál módban 3 mA-ről 2 μA-re csökken. A kulcs az órajelforrás és a meghajtó mód közötti dinamikus váltás az LCDEN és az LCDCCFLK bit LCDEN és az LCDCCFLK bit regiszter konfigurálásával.
2. Szoftverréteg vezérlése: megszakítja az ébresztést- és az állapot karbantartását
Az alvó üzemmód szoftveres megvalósításának két alapvető problémát kell megoldania:
Belépés alacsony fogyasztású-üzemmódba: Az MCU energiagazdálkodási regiszterének (például az STM32 PWR_CR-jének) konfigurálásával és a SLEEP utasítással való kombinálásával a rendszer alvó üzemmódba lép. Például az ATmega8-ban az MCUCR regiszter SE bitjét 1-re kell állítani, és az SM2-SM0 biteket be kell állítani az alvó üzemmód típusának (például energiatakarékos mód) kiválasztásához.
Ébresztőmechanizmus kialakítása: A tipikus ébresztő-források közé tartoznak az RTC időzítők, külső megszakítások (például kulcs triggerek), busztevékenység-észlelés stb. A Siemens SCALANCE W berendezéssel például alvó üzemmódja vezérli a későbbi eszközök tápellátását a DI/DO érintkezőkön keresztül, miközben a kliens D{-OUT ébresztő érintkezőjét használja a hardver ébresztésére. Az ébredési idő-100 μs-on belül szabályozható.
3, Ipari alkalmazási esetek: Ugrás az elméletből a gyakorlatba
1. Intelligens mérő: Az alvó üzemmód 10 éves akkumulátor-élettartamot biztosít
Az egyfázisú intelligens mérőműszerekben a szegmenskód képernyőjének folyamatosan kell megjelenítenie az olyan információkat, mint az akkumulátor töltöttségi szintje és az idő. A GD32L233 sémában a rendszer percenként felébred egy RTC időzítőn keresztül, frissíti a kijelző adatait, és STOP2 módba lép. A tényleges tesztadatok azt mutatják, hogy az energiafogyasztás normál megjelenítési módban 3 mA, míg alvó üzemmódban 2 μA-re csökken. Egy 4000 mAh kapacitású lítium akkumulátorral párosítva az akkumulátor elméleti élettartama elérheti a 10 évet. A legfontosabb technikai szempontok a következők:
Kijelzőtartalom dinamikus frissítése: Csak azokat az adatokat frissítse, amelyek az ébredési időszak alatt- változnak (például az akkumulátor töltöttségi szintjét), ne változtassa meg a statikus tartalmat (például az egység szimbólumait), és csökkentse a kijelző-illesztőprogramok számát.
Óraforrás optimalizálása: Alvó módban az LSI-t (alacsony{0}}sebességű belső óra) használják óraforrásként, 32 kHz-es frekvenciával és 90%-os energiafogyasztás-csökkenéssel a HSI-hez (nagy-sebességű belső óra) képest.
2. Ipari HMI-berendezések: Együttműködés az alvó üzemmód és az érintéses ébredés között
Az ipari humán{0}}gépi interfész (HMI) eszközökben a szegmenskód képernyőket gyakran kapacitív érintőgombokkal együtt használják. A National Technology N32L43x megoldásában a rendszer a TOUCHCTRL regiszter konfigurálásával éri el az érintéses ébresztést-: gomb észlelésekor a hardver automatikusan felébreszti az MCU-t, és visszaállítja a kijelző illesztőprogramját az LCD_Makeup funkción keresztül. Ennél a sémánál az alvó üzemmód energiafogyasztása 1,2 μA, az ébredési válaszidő pedig kevesebb, mint 50 ms, ami megfelel az ipari telephelyek valós idejű{10}}követelményeinek.
3. Hordozható orvosi eszközök: alvó üzemmód és alacsony fogyasztású kommunikáció integrációja
A hordozható vércukormérőkben a szegmenskód képernyőjének együtt kell működnie egy Bluetooth Low Energy (BLE) modullal. A Nordic nRF52832 megoldásban a rendszer a BLE SLEEP üzemmódjának konfigurálásával kapcsolódik az LCD alvó üzemmódjához: amikor a BLE mélyalvásba lép, az LCD szinkronban alvó üzemmódba lép, így az energiafogyasztás normál módban 8 mA-ről 3 μA-re csökken. Ébredéskor a BLE modul a GPIO-val az ébresztést-} 80 μs ébredési idő-, amely zökkenőmentes kapcsolatot biztosít az adatátvitel és a képernyőfrissítések között.
