将MCU的功耗和IO引脚关联起来分析

原创 云深之无迹 2024-12-03 00:00

现代的MCU功耗越来越低了,也集成了非常多的外设,但是电池的技术却没有进步,一个系统里面电池占有大量的质量,那如何有效的使用这点能量就是很重要的事情,一般来说,就像兜子里面的钱,开源和节流永不过时,开源这个没想望了,电池就这么大,那就是要节流。这么多外设,这么多的寄存器,这么多的程序写法,究竟什么才是最好的搭配。一般思想是,该用的时候就启用,那就是对应的外设时钟,以及使用中断,该干活时再干活,不使用轮询,熬的系统油尽灯枯。其实就这么多办法了,如果给我1000毫安,我直接高性能,你就300毫安要求大几个小时在线,真的是粑粑上面刻东西了,难的咧。

目前牛迪克有个开源的东西好用的不行,包括淘宝也有一个,不过就是使用的人家的上位机,emmmm,这个就不评价了。

这个东西有一个PMU,叫源的功能,通过上面的采样电阻加上快速的ADC采样,这个被测的DUT就可以被算出来。

他里面出现了这样的逻辑分析仪和低功耗测量搭配的功能,我就在想,这样的仪器是不是真的有用,或者要怎么样使用?

其实思想很简单,就是我们能不能通过引脚的状态和功耗联系在一起,能不能在点上或者更大的时间跨度上面来完成控制。

提取与功耗变化密切相关的事件,如引脚状态的翻转、中断的发生等。

功耗数据和引脚状态数据都基于同一个高精度时钟,确保两者的时间戳是一致的。通过时间戳的对应关系,可以将每个时刻的功耗值与对应的引脚状态关联起来。通过观察功耗变化与不同模块对应的引脚状态,可以快速定位到功耗较高的模块。不同代码段的执行会引起不同的引脚状态变化,通过关联分析可以了解代码执行对功耗的影响。

也就是三个层级,瞬时的,以及代码的,关联性的。

为什么我爱TI的单片机,绝对是因为只有他给出了每个步骤的功耗情况

这里也是全新的机会

  1. 时序分析: 分析功耗变化与引脚状态变化的时间关系,找出是否存在因果关系。查看信号的上升沿、下降沿、脉宽等。分析信号的状态变化 分析不同时序下的功耗变化,找到最优的时序配置。

  2. 相关性分析: 计算功耗与不同引脚状态之间的相关系数,衡量它们之间的线性关系。当所有引脚处于低电平或高阻态时,系统通常处于空闲状态,此时可以分析系统的静态功耗。当系统功耗出现峰值时,可以查看对应的引脚状态,判断是哪个模块或操作导致了功耗升高。

  3. 聚类分析: 将具有相似功耗特征的数据点聚成簇,分析不同簇的引脚状态特征。

这个就是真实的例子,一个键盘,我们在不用的时候,马上进入低功耗,使用的时候马上高性能,以及一个纽扣电池配合一个一次性的传感器传输几个小时,所以这个技能真的很重要。哪个用户希望天天充电?如同一个尿袋一般。

软件千变万化,管不住,但是硬件就不一样了。

  1. 硬件中断: 由外部硬件设备产生的中断,如定时器中断、外部中断、通信中断等。

  2. 软件中断: 由软件产生的中断,如系统调用、异常等。


分类

中断发生时,功耗通常会有一个短暂的峰值。将功耗变化与其他相关信(如中断请求信号、CPU状态等)进行关联分析。

通过单步调试,查看中断服务程序的执行过程,了解中断对系统状态的影响。

中断服务程序的执行时间: 中断服务程序的执行时间越长,对功耗的影响越大。

中断嵌套: 中断嵌套可能会导致功耗增加,需要仔细分析中断优先级和处理流程。

调试的时候需要有这些常识,不然分析不明白。

所以要对细节特别的熟悉

不同类型中断的功耗影响

中断服务程序(ISR)的执行:

  1. 指令执行: ISR 中的指令执行会消耗一定的动态功耗。

  2. 寄存器读写: 访问寄存器也会消耗功耗。

  3. 内存访问: 如果 ISR 需要访问内存,则会带来额外的内存访问功耗。尽量使用寄存器,减少内存访问次数。

  4. 避免浮点运算: 浮点运算消耗较大,尽量使用定点运算。

也就是说,可以对比不同代码的指令数量和消耗的功耗来优化

中断响应延迟过长会导致系统无法及时处理事件,可能引起额外的功耗。中断嵌套会增加中断处理的复杂度,从而增加功耗。可以测量中断的响应时间,尽可能的短,多使用低功耗的外设,不要唤醒CPU以及无线功能这些大杀器。选择功耗较低的外设,减少外设功耗。STM32 L开口头的外设。

中断频率越高,功耗越大。中断处理时间越长,功耗越大。中断处理的复杂度越高,功耗越大。

这三条在写程序的时候深入心底,一定要短小简单,不能太深入。如果存在中断嵌套,需要仔细分析中断优先级和处理流程,以确保功耗分析的准确性。

可以测量中断发生后系统响应的时间,评估系统的实时性。调整中断频率,避免过高的中断频率。

评论
  • Matter加持:新世代串流装置如何改变智能家居体验?随着现在智能家庭快速成长,串流装置(Streaming Device,以下简称Streaming Device)除了提供更卓越的影音体验,越来越多厂商开始推出支持Matter标准的串流产品,使其能作为智能家庭中枢,连结多种智能家电。消费者可以透过Matter的功能执行多样化功能,例如:开关灯、控制窗帘、对讲机开门,以及操作所有支持Matter的智能家电。此外,再搭配语音遥控器与语音助理,打造出一个更加智能、便捷的居家生活。支持Matter协议
    百佳泰测试实验室 2025-01-03 10:29 128浏览
  • 在快速发展的能源领域,发电厂是发电的支柱,效率和安全性至关重要。在这种背景下,国产数字隔离器已成为现代化和优化发电厂运营的重要组成部分。本文探讨了这些设备在提高性能方面的重要性,同时展示了中国在生产可靠且具有成本效益的数字隔离器方面的进步。什么是数字隔离器?数字隔离器充当屏障,在电气上将系统的不同部分隔离开来,同时允许无缝数据传输。在发电厂中,它们保护敏感的控制电路免受高压尖峰的影响,确保准确的信号处理,并在恶劣条件下保持系统完整性。中国国产数字隔离器经历了重大创新,在许多方面达到甚至超过了全球
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:10 105浏览
  • 在测试XTS时会遇到修改产品属性、SElinux权限、等一些内容,修改源码再编译很费时。今天为大家介绍一个便捷的方法,让OpenHarmony通过挂载镜像来修改镜像内容!触觉智能Purple Pi OH鸿蒙开发板演示。搭载了瑞芯微RK3566四核处理器,树莓派卡片电脑设计,支持开源鸿蒙OpenHarmony3.2-5.0系统,适合鸿蒙开发入门学习。挂载镜像首先,将要修改内容的镜像传入虚拟机当中,并创建一个要挂载镜像的文件夹,如下图:之后通过挂载命令将system.img镜像挂载到sys
    Industio_触觉智能 2025-01-03 11:39 108浏览
  • 从无到有:智能手机的早期探索无线电话装置的诞生:1902 年,美国人内森・斯塔布菲尔德在肯塔基州制成了第一个无线电话装置,这是人类对 “手机” 技术最早的探索。第一部移动手机问世:1938 年,美国贝尔实验室为美国军方制成了世界上第一部 “移动” 手机。民用手机的出现:1973 年 4 月 3 日,摩托罗拉工程师马丁・库珀在纽约曼哈顿街头手持世界上第一台民用手机摩托罗拉 DynaTAC 8000X 的原型机,给竞争对手 AT&T 公司的朋友打了一个电话。这款手机重 2 磅,通话时间仅能支持半小时
    Jeffreyzhang123 2025-01-02 16:41 165浏览
  • 【工程师故事】+半年的经历依然忧伤,带着焦虑和绝望  对于一个企业来说,赚钱才是第一位的,对于一个人来说,赚钱也是第一位的。因为企业要活下去,因为个人也要活下去。企业打不了倒闭。个人还是要吃饭的。企业倒闭了,打不了从头再来。个人失业了,面对的不仅是房贷车贷和教育,还有找工作的焦虑。企业说,一个公司倒闭了,说明不了什么,这是正常的一个现象。个人说,一个中年男人失业了,面对的压力太大了,焦虑会摧毁你的一切。企业说,是个公司倒闭了,也不是什么大的问题,只不过是这些公司经营有问题吧。
    curton 2025-01-02 23:08 272浏览
  • 国际标准IPC 标准:IPC-A-600:规定了印刷电路板制造过程中的质量要求和验收标准,涵盖材料、外观、尺寸、焊接、表面处理等方面。IPC-2221/2222:IPC-2221 提供了用于设计印刷电路板的一般原则和要求,IPC-2222 则针对高可靠性电子产品的设计提供了进一步的指导。IPC-6012:详细定义了刚性基板和柔性基板的要求,包括材料、工艺、尺寸、层次结构、特征等。IPC-4101:定义了印刷电路板的基板材料的物理和电气特性。IPC-7351:提供了元件封装的设计规范,包括封装尺寸
    Jeffreyzhang123 2025-01-02 16:50 192浏览
  • 车身域是指负责管理和控制汽车车身相关功能的一个功能域,在汽车域控系统中起着至关重要的作用。它涵盖了车门、车窗、车灯、雨刮器等各种与车身相关的功能模块。与汽车电子电气架构升级相一致,车身域发展亦可以划分为三个阶段,功能集成愈加丰富:第一阶段为分布式架构:对应BCM车身控制模块,包含灯光、雨刮、门窗等传统车身控制功能。第二阶段为域集中架构:对应BDC/CEM域控制器,在BCM基础上集成网关、PEPS等。第三阶段为SOA理念下的中央集中架构:VIU/ZCU区域控制器,在BDC/CEM基础上集成VCU、
    北汇信息 2025-01-03 16:01 160浏览
  • 影像质量应用于多个不同领域,无论是在娱乐、医疗或工业应用中,高质量的影像都是决策的关键基础。清晰的影像不仅能提升观看体验,还能保证关键细节的准确传达,例如:在医学影像中,它对诊断结果有着直接的影响!不仅如此,影像质量还影响了:▶ 压缩技术▶ 存储需求▶ 传输效率随着技术进步,影像质量的标准不断提高,对于研究与开发领域,理解并提升影像质量已成为不可忽视的重要课题。在图像处理的过程中,硬件与软件除了各自扮演着不可或缺的基础角色,有效地协作能够确保图像处理过程既高效又具有优异的质量。软硬件各扮演了什么
    百佳泰测试实验室 2025-01-03 10:39 115浏览
  • 本文继续介绍Linux系统查看硬件配置及常用调试命令,方便开发者快速了解开发板硬件信息及进行相关调试。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。查看系统版本信息查看操作系统版本信息root@ido:/# cat /etc/*releaseDISTRIB_ID=UbuntuDISTRIB_RELEASE=20.04DISTRIB_CODENAME=focalDIS
    Industio_触觉智能 2025-01-03 11:37 128浏览
  • 在科技飞速发展的今天,机器人已经逐渐深入到我们生活和工作的各个领域。从工业生产线上不知疲倦的机械臂,到探索未知环境的智能探测机器人,再到贴心陪伴的家用服务机器人,它们的身影无处不在。而在这些机器人的背后,C 语言作为一种强大且高效的编程语言,发挥着至关重要的作用。C 语言为何适合机器人编程C 语言诞生于 20 世纪 70 年代,凭借其简洁高效、可移植性强以及对硬件的直接操控能力,成为机器人编程领域的宠儿。机器人的运行环境往往对资源有着严格的限制,需要程序占用较少的内存和运行空间。C 语言具有出色
    Jeffreyzhang123 2025-01-02 16:26 151浏览
  • 物联网(IoT)的快速发展彻底改变了从智能家居到工业自动化等各个行业。由于物联网系统需要高效、可靠且紧凑的组件来处理众多传感器、执行器和通信设备,国产固态继电器(SSR)已成为满足中国这些需求的关键解决方案。本文探讨了国产SSR如何满足物联网应用的需求,重点介绍了它们的优势、技术能力以及在现实场景中的应用。了解物联网中的固态继电器固态继电器是一种电子开关设备,它使用半导体而不是机械触点来控制负载。与传统的机械继电器不同,固态继电器具有以下优势:快速切换:确保精确快速的响应,这对于实时物联网系统至
    克里雅半导体科技 2025-01-03 16:11 153浏览
  • 自动化已成为现代制造业的基石,而驱动隔离器作为关键组件,在提升效率、精度和可靠性方面起到了不可或缺的作用。随着工业技术不断革新,驱动隔离器正助力自动化生产设备适应新兴趋势,并推动行业未来的发展。本文将探讨自动化的核心趋势及驱动隔离器在其中的重要角色。自动化领域的新兴趋势智能工厂的崛起智能工厂已成为自动化生产的新标杆。通过结合物联网(IoT)、人工智能(AI)和机器学习(ML),智能工厂实现了实时监控和动态决策。驱动隔离器在其中至关重要,它确保了传感器、执行器和控制单元之间的信号完整性,同时提供高
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:28 153浏览
  • 前言近年来,随着汽车工业的快速发展,尤其是新能源汽车与智能汽车领域的崛起,汽车安全标准和认证要求日益严格,应用范围愈加广泛。ISO 26262和ISO 21448作为两个重要的汽车安全标准,它们在“系统安全”中扮演的角色各自不同,但又有一定交集。在智能网联汽车的高级辅助驾驶系统(ADAS)应用中,理解这两个标准的区别及其相互关系,对于保障车辆的安全性至关重要。ISO 26262:汽车功能安全的基石如图2.1所示,ISO 26262对“功能安全”的定义解释为:不存在由于电子/电气系统失效引起的危害
    广电计量 2025-01-02 17:18 206浏览
  • 光耦合器,也称为光隔离器,是一种利用光在两个隔离电路之间传输电信号的组件。在医疗领域,确保患者安全和设备可靠性至关重要。在众多有助于医疗设备安全性和效率的组件中,光耦合器起着至关重要的作用。这些紧凑型设备经常被忽视,但对于隔离高压和防止敏感医疗设备中的电气危害却是必不可少的。本文深入探讨了光耦合器的功能、其在医疗应用中的重要性以及其实际使用示例。什么是光耦合器?它通常由以下部分组成:LED(发光二极管):将电信号转换为光。光电探测器(例如光电晶体管):检测光并将其转换回电信号。这种布置确保输入和
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:27 149浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦