采用混合信號控制器進行混合工作管理系統電源的基本要求
2013/5/15 10:04:50
與任何其他的電池供電設備一樣，電源管理是至關重要的。為了降低功耗，首要任務就是在集成的模擬電路不使用時將其關閉。由于所有模擬電路都嵌入在快閃 MCU 中，其完全由軟件控制的，可以方便地進行操作。
除了功耗要最低之外，手持醫療機械還必須提供足夠好的性能與功能，能夠在不同的操作狀態下快速切換。系統時鐘計時必須具備相應的靈活性，以滿足以下彼此沖突的要求：
保證正確時基的穩定性；
低功率可實現更長的電池壽命；
實現高性能的速度；
快速響應事件的靈活性。
我們首選的的方法是使用 32 kHz 的表面晶體作為輔助時鐘 (ACLK)，實現低功耗與穩定性，并采用快速啟動的高速片上數控振蕩器 (DCO) 作為系統的主時鐘 (MCLK)。ACLK 時鐘始終保持開啟狀態，僅作為計時器的時鐘以發出實時中斷。高速MCLK作為CPU與高速外設的時鐘，能夠實現更強的處理功能和更快的事件響應。DCO 是低 Q 值 RC類振蕩器，延遲近于零，啟動時間不到6us。
在 DCO 快速啟動的同時，還可根據溫度與電壓變動頻率。為了管理 DCO 時鐘并獲得穩定的輸出，我們采用頻率鎖定環 (FLL)。FLL是連續的頻率積分器，持久在后臺根據穩定參考的分壓器 ACLK 調節 DCO。分壓的 DCO 與 ACLK 相比較，以 10 比特的加減計數器增加或減少DCO，使分壓的 DCO 頻率與 ACLK 頻率相匹配。這是 DCO 與 ACLK 相乘的結果。
DCO/FLL 組合實現了事件驅動的極低功耗激活特性，電流時間長度較長，最小化待機模式，又不降低性能。當中斷要求從系統獲得服務時，正常情況下 DCO 在待機狀態下會自動啟動。快速響應的高速 DCP 時鐘計時系統盡快地為請求提供服務，而后再返回待機狀態。
始終開啟的 ACLK 時鐘計時器提供了方便的嵌入式實時時鐘。計時器每秒鐘觸發一個中斷。由于 DCO 幾乎不需要啟動時間，因此嵌入式實時時鐘功能不需要任何成本就可作為簡單的軟件功能實現，而且不會對整體性能造成影響。一個基本的實時時鐘功能要求不到 100 個 CPU 周期。CPU 時鐘速度標量為 1 MHz 時，實時時鐘功能的工作時間為每秒 100us，或 0.0001%。工作中的 CPU 電流為 250uA 時，實時時鐘功能向整體系統功率預算添加的不足 25nA 。
除了功耗要最低之外，手持醫療機械還必須提供足夠好的性能與功能，能夠在不同的操作狀態下快速切換。系統時鐘計時必須具備相應的靈活性，以滿足以下彼此沖突的要求：
保證正確時基的穩定性；
低功率可實現更長的電池壽命；
實現高性能的速度；
快速響應事件的靈活性。
我們首選的的方法是使用 32 kHz 的表面晶體作為輔助時鐘 (ACLK)，實現低功耗與穩定性，并采用快速啟動的高速片上數控振蕩器 (DCO) 作為系統的主時鐘 (MCLK)。ACLK 時鐘始終保持開啟狀態，僅作為計時器的時鐘以發出實時中斷。高速MCLK作為CPU與高速外設的時鐘，能夠實現更強的處理功能和更快的事件響應。DCO 是低 Q 值 RC類振蕩器，延遲近于零，啟動時間不到6us。
在 DCO 快速啟動的同時，還可根據溫度與電壓變動頻率。為了管理 DCO 時鐘并獲得穩定的輸出，我們采用頻率鎖定環 (FLL)。FLL是連續的頻率積分器，持久在后臺根據穩定參考的分壓器 ACLK 調節 DCO。分壓的 DCO 與 ACLK 相比較，以 10 比特的加減計數器增加或減少DCO，使分壓的 DCO 頻率與 ACLK 頻率相匹配。這是 DCO 與 ACLK 相乘的結果。
DCO/FLL 組合實現了事件驅動的極低功耗激活特性，電流時間長度較長，最小化待機模式，又不降低性能。當中斷要求從系統獲得服務時，正常情況下 DCO 在待機狀態下會自動啟動。快速響應的高速 DCP 時鐘計時系統盡快地為請求提供服務，而后再返回待機狀態。
始終開啟的 ACLK 時鐘計時器提供了方便的嵌入式實時時鐘。計時器每秒鐘觸發一個中斷。由于 DCO 幾乎不需要啟動時間，因此嵌入式實時時鐘功能不需要任何成本就可作為簡單的軟件功能實現，而且不會對整體性能造成影響。一個基本的實時時鐘功能要求不到 100 個 CPU 周期。CPU 時鐘速度標量為 1 MHz 時，實時時鐘功能的工作時間為每秒 100us，或 0.0001%。工作中的 CPU 電流為 250uA 時，實時時鐘功能向整體系統功率預算添加的不足 25nA 。
