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通过在射频微控制器和专用外设间智能分配任务整个系统的性能与功耗都能获得优化

发布时间:2020-02-14 02:32:32 阅读: 来源:开袋机厂家

通过在射频、微控制器和专用外设间智能分配任务 整个系统的性能与功耗都能获得优化

2012-02-03 16:43:33来源:评论:0 点击:我的职业生涯始于一家测试测量公司的软件工程师。工作内容包括编写用于硬件初始化、校准、功能协调的嵌入式固件。 那时候很多硬件工程师对于让

我的职业生涯始于一家测试测量公司的软件工程师。工作内容包括编写用于硬件初始化、校准、功能协调的嵌入式固件。

那时候很多硬件工程师对于让固件正常工作的复杂性和挑战没有全面的认识。关于让软硬件在系统模拟部分正常运作的挑战,我们常听到“这不过是软件”、“我们总是可以通过软件解决这问题”之类的评论。

别弄错了——硬件工程师们清楚软件的重要性。但它不可能像硬件那么困难而且重要,对吧?

汇聚一堂(It All Comes Together)

在我的整个工程师生涯里曾有机会在软硬件的各各方面工作,包括固件工程师、产品团队领头人、固件经理、产品营销经理。

因此我非常清楚大多数出色的产品是全面系统设计与出色模拟性能、数字硬件、软件分配相结合的结果。高性能射频设计方面尤为如此。

这只是软件:考虑无线系统设计的方方面面

高性能射频设计的模拟部分非常困难。在低成本电路下开发低噪音、高线性、宽动态范围、高选择、高效输出电源以及其它有性能需求的低功耗电路是一门艺术。

低功耗射频系统所达到的射频性能不断给我惊喜。不过尽管这些射频规格非常重要,但在终端系统的成功中,它们也只代表整个系统需求的一部分。

例如无线计量器。全球范围从机械计量器到电子计量器的过度正在进行之中。很多智能计量器通过无线射频将通信与计量器相联。

系统对无线部分的需求正在提升:以不理想的射频条件(埋在坑里的水表)在恶劣的户外环境下(暴露在各种元素面前)通信。新一代射频解决方案已经在满足依靠电池运行20年的同时针对这些艰苦环境进行优化。

但设计一套出色的射频解决方案并不能保证带来出色的无线计量器。尽管从计量器获取使用数据极为重要,但系统必须保证其它一些功能:更新LCD屏幕图像、通过读取运动的指针来测量水流、通过时钟协调。

微控制器的角色

为了实现最好的功耗表现,很多系统功能需要通过专用硬件区实现。举个例子,为了降低电流消耗、延长使用时间,计量器中的微控制器(MCU)应该尽可能在最低功耗的睡眠模式下工作。不过LCD控制器需要定期刷新以显示内容。

仅仅为了更新LCD控制器而激活整个微控制器是低效率的。集成LCD控制器的新款微控制器能够在专用硬件区块以最低电量刷新LCD时保持低功耗状态。内置脉冲计数器可以从叶轮自动读取脉冲以确保在低功耗状态下测量水流,而不用让微控制器进入更高功耗的状态。

在这样的系统环境下,微控制器以及它的附属软件还有很多工作要完成,比如计算总流量、准备数据传输以及协调整个运作。但只能硬件区块可以分担很多经常性的琐碎工作,让微控制器仅在有需要的时候进入高功耗活动状态,完成工作然后继续进入睡眠。这样的安排带来更低功耗,降低微控制器频率并且让软件开发也更容易。

今天的半导体供应商走得更远,将微控制器与专用低功耗外设和射频收发器整合在同一个设备上——无线微控制器。通过整合微控制器和射频,更多的优化可以由专用封装处理、自动格式化通信数据、硬件加密加速器、传输同步与控制来完成。通过在射频、微控制器和专用外设间智能分配任务,整个系统的性能与功耗都能获得优化。

现在一切都是系统,从优雅的片上系统设备到固件、应用软件再到主板级别的设计与最终产品。很显然从我们对复杂设计挑战嗤之以鼻到今天走了很长一段路。

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