一, Техническата същност на режима на заспиване: ядрото на динамичното управление на мощността
Режимът на заспиване на екрана със сегментен код по същество постига стъпаловидно намаляване на консумацията на енергия чрез изключване на несъществените модули на веригата. Неговото техническо изпълнение трябва да отговаря на две основни условия:
Контрол на формата на вълната на задвижване: Екраните на сегментния код, управлявани от променливотоково напрежение, трябва динамично да регулират фазовото съотношение на COM/SEG сигналите в режим на заспиване. Например, National Technology N32L43x може да намали работния цикъл на напрежението на задвижване на LCD от 50% на 20% в режим на заспиване чрез своята вградена-функция за обръщане на фазата на формата на вълната, намалявайки статичната консумация на енергия от 5 μA до 0,8 μA.
Запазване на съдържанието на дисплея: Текущите данни на дисплея трябва да се съхраняват в буфер на кадри или RAM на дисплея. LCD контролерът на GD32L233 интегрира 32 × 8 сегмента от RAM на дисплея, който може да поддържа съдържанието на дисплея в режим на заспиване, без да е необходимо повторно инициализиране на данните на дисплея след събуждане.
От техническа гледна точка режимът на заспиване принадлежи към категорията „Динамично управление на захранването“ (DPM) в архитектури с ниска{0}}енергия. Като вземем за пример ядрото ARM Cortex-M, неговият режим на заспиване постига баланс между консумацията на енергия и скоростта на реакция чрез изключване на часовника на процесора, запазване на SRAM и състоянията на регистъра и използване на технология за стробиране на периферния часовник. За веригата на драйвера на екрана със сегментен код, това управление трябва да бъде разширено до LCD модула на драйвера чрез конфигуриране на бита SLP в регистъра LCD_CR, за да постави драйвера в състояние на ниска-енергия.
2, Пътят на внедряване на режим на заспиване: Хардуерен софтуерен съвместен дизайн
1. Поддръжка на хардуерен слой: Дълбока интеграция на специални драйверни чипове и MCU
Режимът на заспиване на съвременните индустриални сегментни кодови екрани е силно зависим от сътрудничеството между специални драйверни чипове и MCU
Оптимизиране на нивото на драйверния чип: Например, HT1621 и други драйверни чипове имат вградени-зарядни помпени вериги, които могат автоматично да изключат зарядната помпа в режим на заспиване, намалявайки захранващия ток от 200 μA на 2 μA. В същото време неговият вътрешен генератор на време за сканиране може да бъде конфигуриран като „режим на сканиране в покой“, за да актуализира съдържанието на дисплея с честота от 1Hz, намалявайки консумацията на енергия от 80%.
Периферна интеграция на MCU: LCD контролерът на GD32L233 поддържа режим STOP2, в който LCD драйверът продължава да работи, докато CPU, PLL и други модули са изключени, намалявайки системната консумация на енергия от 3 mA в нормален режим до 2 μ A. Ключът е динамичното превключване между източник на часовник и режим на задвижване чрез конфигуриране на битовете LCDEN и LCDCLK в регистъра LCD_CFG.
2. Контрол на софтуерния слой: прекъсване на събуждане-и поддръжка на състоянието
Софтуерното внедряване на режим на заспиване трябва да адресира два основни проблема:
Влизане в режим на-ниска мощност: Чрез конфигуриране на регистъра за управление на захранването на MCU (като PWR_CR на STM32) и комбинирането му с инструкцията SLEEP, системата влиза в режим на заспиване. Например, в ATmega8 е необходимо да зададете бит SE на регистъра MCUCR на 1 и да конфигурирате битовете SM2-SM0, за да изберете типа режим на заспиване (като режим за пестене на енергия).
Дизайн на механизма за събуждане: Типичните източници{0}}за събуждане включват RTC таймери, външни прекъсвания (като ключови тригери), откриване на активност на шина и т.н. Вземайки оборудването SCALANCE W на Siemens като пример, неговият режим на заспиване контролира захранването на устройства надолу по веригата чрез DI/DO контакти, докато използва D-OUT контакта на клиента за постигане на хардуерно събуждане-. Времето-за събуждане може да се контролира в рамките на 100 μs.
3, Случаи на приложение в индустрията: Преходът от теория към практика
1. Интелигентен измервателен уред: Режимът на заспиване постига 10 години живот на батерията
При едно-фазните интелигентни измервателни уреди екранът на сегментния код трябва непрекъснато да показва информация като ниво на батерията и време. В схемата, използваща GD32L233, системата се събужда всяка минута чрез RTC таймер, актуализира данните на дисплея и влиза в режим STOP2. Действителните данни от теста показват, че консумацията на енергия е 3mA в режим на нормален дисплей, докато пада до 2 μA в режим Sleep. В комбинация с литиева батерия от 4000mAh, теоретичният живот на батерията може да достигне 10 години. Основните технически точки включват:
Динамична актуализация на съдържанието на дисплея: Актуализирайте само данни, които се променят по време на-периода на събуждане (като стойности на нивото на батерията), поддържайте статично съдържание (като символи на единици) непроменено и намалете броя на драйверите на дисплея.
Оптимизиране на източника на часовник: LSI (ниско{0}}скоростен вътрешен часовник) се използва като източник на часовник в режим на заспиване с честота от 32kHz и намаление на консумацията на енергия от 90% в сравнение с HSI (високо{3}}скоростен вътрешен часовник).
2. Индустриално HMI оборудване: Съвместна работа между режим на заспиване и събуждане с докосване-
В индустриалните устройства с интерфейс човек{0}}машина (HMI) екраните със сегментен код често се използват заедно с капацитивни сензорни бутони. В решението на National Technology N32L43x, системата постига събуждане чрез докосване чрез конфигуриране на регистъра TOUCHCTRL: когато бъде открит бутон, хардуерът автоматично събужда MCU и възстановява драйвера на дисплея чрез функцията LCD_Makeup. При тази схема консумацията на енергия в режим на заспиване е 1,2 μA, а времето за-реакция при събуждане е по-малко от 50 ms, отговаряйки на-изискванията за реално време на индустриалните обекти.
3. Преносими медицински устройства: интегриране на режим на заспиване и комуникация с ниска-енергия
В преносимите глюкомери екранът със сегментен код трябва да работи заедно с Bluetooth Low Energy (BLE) модул. В решението Nordic nRF52832 системата е свързана с режима Sleep на LCD чрез конфигуриране на режим SLEEP на BLE: когато BLE влезе в дълбок сън, LCD синхронно влиза в режим Sleep, намалявайки консумацията на енергия от 8 mA в нормален режим до 3 μ A. При събуждане BLE модулът задейства LCD wake-нагоре през GPIO щифта, с измерено време за събуждане-от 80 μs, осигуряващо безпроблемна връзка между предаване на данни и актуализации на дисплея.
