一, Η τεχνική ουσία της κατάστασης ύπνου: ο πυρήνας της δυναμικής διαχείρισης ενέργειας
Η κατάσταση αναστολής λειτουργίας της οθόνης κωδικού τμήματος ουσιαστικά επιτυγχάνει σταδιακή μείωση της κατανάλωσης ενέργειας απενεργοποιώντας μη βασικές μονάδες κυκλώματος. Η τεχνική εφαρμογή του πρέπει να πληροί δύο βασικές προϋποθέσεις:
Έλεγχος κυματομορφής κίνησης: Οι οθόνες κωδικών τμήματος που οδηγούνται από τάση AC πρέπει να προσαρμόζουν δυναμικά τη σχέση φάσης των σημάτων COM/SEG σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας. Για παράδειγμα, το National Technology N32L43x μπορεί να μειώσει τον κύκλο λειτουργίας της τάσης οδήγησης LCD από 50% σε 20% σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας μέσω της ενσωματωμένης-λειτουργίας αντιστροφής φάσης κυματομορφής οδήγησης, μειώνοντας την κατανάλωση στατικής ισχύος από 5 μ A σε 0,8 μ A.
Διατήρηση περιεχομένου εμφάνισης: Τα τρέχοντα δεδομένα οθόνης πρέπει να αποθηκευτούν σε προσωρινή μνήμη πλαισίων ή μνήμη RAM οθόνης. Ο ελεγκτής LCD του GD32L233 ενσωματώνει 32 × 8 τμήματα RAM οθόνης, τα οποία μπορούν να διατηρήσουν το περιεχόμενο της οθόνης σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας χωρίς να χρειάζεται να αρχικοποιηθούν εκ νέου τα δεδομένα οθόνης μετά την αφύπνιση.
Από τεχνική άποψη, η κατάσταση αναστολής λειτουργίας ανήκει στην κατηγορία "Δυναμική διαχείριση ενέργειας" (DPM) σε αρχιτεκτονικές χαμηλής- κατανάλωσης ενέργειας. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τον πυρήνα ARM Cortex-M, η κατάσταση αναστολής λειτουργίας επιτυγχάνει μια ισορροπία μεταξύ της κατανάλωσης ενέργειας και της ταχύτητας απόκρισης απενεργοποιώντας το ρολόι της CPU, διατηρώντας τις καταστάσεις SRAM και μητρώου και χρησιμοποιώντας την τεχνολογία περιφερειακής πύλης ρολογιού. Για το κύκλωμα προγράμματος οδήγησης οθόνης κωδικού τμήματος, αυτή η διαχείριση πρέπει να επεκταθεί στη μονάδα προγράμματος οδήγησης LCD διαμορφώνοντας το bit SLP στον καταχωρητή LCD_CR για να τεθεί το πρόγραμμα οδήγησης σε κατάσταση χαμηλής-παραγωγής.
2, The Implementation Path of Sleep Mode: Hardware Software Collaborative Design
1. Υποστήριξη επιπέδου υλικού: Βαθιά ενοποίηση αποκλειστικών τσιπ προγραμμάτων οδήγησης και MCU
Η κατάσταση αναστολής λειτουργίας των σύγχρονων οθονών κωδικών βιομηχανικού τμήματος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συνεργασία μεταξύ αποκλειστικών τσιπ προγραμμάτων οδήγησης και MCU
Βελτιστοποίηση επιπέδου τσιπ προγράμματος οδήγησης: Για παράδειγμα, το HT1621 και άλλα τσιπ προγράμματος οδήγησης έχουν ενσωματωμένα{{1} κυκλώματα αντλίας φόρτισης που μπορούν να απενεργοποιήσουν αυτόματα την αντλία φόρτισης σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας, μειώνοντας το ρεύμα τροφοδοσίας από 200 μ A σε 2 μ A. Ταυτόχρονα, η εσωτερική γεννήτρια χρονισμού σάρωσης μπορεί να διαμορφωθεί ως "αναμονής συχνότητας, με ανανέωση της κατανάλωσης συχνότητας σε λειτουργία σάρωσης τροφοδοσίας1" 80%.
Περιφερειακή ενσωμάτωση MCU: Ο ελεγκτής LCD του GD32L233 υποστηρίζει λειτουργία STOP2, στην οποία το πρόγραμμα οδήγησης LCD συνεχίζει να λειτουργεί ενώ η CPU, η PLL και άλλες μονάδες είναι απενεργοποιημένες, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας του συστήματος από 3mA σε κανονική λειτουργία σε 2 μ A. Το κλειδί είναι η δυναμική εναλλαγή μεταξύ πηγής ρολογιού και λειτουργίας μονάδας δίσκου, διαμορφώνοντας το LCD_Kt LCDENG.
2. Έλεγχος επιπέδου λογισμικού: διακοπή αφύπνισης-και συντήρηση κατάστασης
Η εφαρμογή λογισμικού της κατάστασης ύπνου πρέπει να αντιμετωπίσει δύο βασικά ζητήματα:
Είσοδος σε λειτουργία χαμηλής-τροφοδοσίας: Διαμορφώνοντας τον καταχωρητή διαχείρισης ενέργειας του MCU (όπως το PWR_CR του STM32) και συνδυάζοντάς τον με την εντολή SLEEP, το σύστημα μεταβαίνει σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας. Για παράδειγμα, στο ATmega8, είναι απαραίτητο να ορίσετε το bit SE του καταχωρητή MCUCR σε 1 και να διαμορφώσετε τα bit SM2-SM0 για να επιλέξετε τον τύπο της κατάστασης αναστολής λειτουργίας (όπως η λειτουργία εξοικονόμησης ενέργειας).
Σχεδιασμός μηχανισμού αφύπνισης: Στις τυπικές πηγές αφύπνισης-περιλαμβάνονται χρονόμετρα RTC, εξωτερικές διακοπές (όπως ενεργοποιήσεις πλήκτρων), ανίχνευση δραστηριότητας διαύλου κ.λπ. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τον εξοπλισμό Siemens SCALANCE W, η κατάσταση αναστολής λειτουργίας ελέγχει την τροφοδοσία ρεύματος των κατάντη συσκευών μέσω επαφών DI/DO, ενώ χρησιμοποιεί την επαφή D{{3}OUT του πελάτη για να επιτύχει σκληρό λογισμικό. Ο χρόνος αφύπνισης-μπορεί να ελεγχθεί εντός 100 μ s.
3, Περιπτώσεις Εφαρμογών Βιομηχανίας: Το Άλμα από τη Θεωρία στην Πράξη
1. Έξυπνος μετρητής: Η λειτουργία αδράνειας επιτυγχάνει διάρκεια ζωής μπαταρίας 10 ετών
Στους μονοφασικούς-έξυπνους μετρητές, η οθόνη κωδικού τμήματος πρέπει να εμφανίζει συνεχώς πληροφορίες όπως το επίπεδο της μπαταρίας και τον χρόνο. Στο σχήμα που χρησιμοποιεί το GD32L233, το σύστημα ξυπνά κάθε λεπτό μέσω ενός χρονοδιακόπτη RTC, ενημερώνει τα δεδομένα οθόνης και εισέρχεται στη λειτουργία STOP2. Τα πραγματικά δεδομένα δοκιμών δείχνουν ότι η κατανάλωση ενέργειας είναι 3 mA σε κανονική λειτουργία προβολής, ενώ πέφτει στα 2 μ A σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας. Σε συνδυασμό με μια μπαταρία λιθίου 4000mAh, η θεωρητική διάρκεια ζωής της μπαταρίας μπορεί να φτάσει τα 10 χρόνια. Τα βασικά τεχνικά σημεία περιλαμβάνουν:
Εμφάνιση δυναμικής ενημέρωσης περιεχομένου: Ενημερώστε μόνο δεδομένα που αλλάζουν κατά την περίοδο αφύπνισης-(όπως τιμές επιπέδου μπαταρίας), διατηρήστε το στατικό περιεχόμενο (όπως σύμβολα μονάδων) αμετάβλητο και μειώστε τον αριθμό των προγραμμάτων οδήγησης οθόνης.
Βελτιστοποίηση πηγής ρολογιού: Το LSI (εσωτερικό ρολόι χαμηλής-ταχύτητας) χρησιμοποιείται ως πηγή ρολογιού σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας, με συχνότητα 32 kHz και μείωση κατανάλωσης ενέργειας κατά 90% σε σύγκριση με το HSI (εσωτερικό ρολόι υψηλής-ταχύτητας).
2. Βιομηχανικός εξοπλισμός HMI: Συνεργασία μεταξύ της κατάστασης ύπνου και της αφύπνισης-
Σε βιομηχανικές συσκευές ανθρώπινης-διασύνδεσης μηχανής (HMI), οι οθόνες κωδικών τμήματος χρησιμοποιούνται συχνά σε συνδυασμό με χωρητικά κουμπιά αφής. Στη λύση της Εθνικής Τεχνολογίας N32L43x, το σύστημα επιτυγχάνει αφύπνιση-με τη διαμόρφωση του καταχωρητή TOUCHCTRL: όταν εντοπιστεί ένα κουμπί, το υλικό αφυπνίζει αυτόματα το MCU και επαναφέρει το πρόγραμμα οδήγησης οθόνης μέσω της λειτουργίας LCD_Makeup. Σύμφωνα με αυτό το σχήμα, η κατανάλωση ενέργειας της κατάστασης αναστολής λειτουργίας είναι 1,2 μ A και ο χρόνος απόκρισης-αφύπνισης είναι μικρότερος από 50 ms, καλύπτοντας τις πραγματικές{10}}απαιτήσεις χρόνου των βιομηχανικών χώρων.
3. Φορητές ιατρικές συσκευές: ενσωμάτωση της κατάστασης ύπνου και επικοινωνία χαμηλής-ισχύς
Στους φορητούς μετρητές γλυκόζης αίματος, η οθόνη κωδικού τμήματος πρέπει να λειτουργεί σε συνδυασμό με μια μονάδα Bluetooth Low Energy (BLE). Στη λύση Nordic nRF52832, το σύστημα συνδέεται με τη λειτουργία Sleep της οθόνης LCD διαμορφώνοντας τη λειτουργία SLEEP του BLE: όταν το BLE εισέρχεται σε βαθύ ύπνο, η οθόνη LCD μεταβαίνει συγχρόνως σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας από 8mA σε κανονική λειτουργία σε 3 μ A. χρόνος αφύπνισης-80 μ s, εξασφαλίζοντας απρόσκοπτη σύνδεση μεταξύ της μετάδοσης δεδομένων και των ενημερώσεων οθόνης.
