一, Technická podstata režimu spánku: jadro dynamickej správy napájania
Režim spánku obrazovky segmentového kódu v podstate dosahuje postupné znižovanie spotreby energie vypínaním nepodstatných obvodových modulov. Jeho technická implementácia musí spĺňať dve základné podmienky:
Riadenie priebehu signálu: Obrazovky segmentového kódu riadené striedavým napätím potrebujú dynamicky upravovať fázový vzťah signálov COM/SEG v režime spánku. Napríklad National Technology N32L43x dokáže znížiť pracovný cyklus napájacieho napätia LCD z 50 % na 20 % v režime spánku prostredníctvom svojej vstavanej-funkcie obrátenia fázy priebehu budiaceho priebehu, čím sa zníži statická spotreba energie z 5 μA na 0,8 μA.
Uchovanie obsahu displeja: Údaje aktuálneho zobrazenia je potrebné uložiť do vyrovnávacej pamäte snímok alebo do pamäte RAM displeja. LCD ovládač GD32L233 integruje 32 × 8 segmentov pamäte RAM displeja, ktorá dokáže udržiavať obsah displeja v režime spánku bez potreby opätovnej inicializácie zobrazovaných údajov po prebudení.
Z technického hľadiska patrí režim spánku do kategórie „Dynamic Power Management“ (DPM) v architektúrach s nízkou spotrebou{0}}. Ak si vezmeme ako príklad jadro ARM Cortex-M, jeho režim spánku dosahuje rovnováhu medzi spotrebou energie a rýchlosťou odozvy vypnutím hodín CPU, zachovaním stavu SRAM a registra a použitím technológie hradlovania periférnych hodín. V prípade obvodu ovládača obrazovky segmentového kódu je potrebné túto správu rozšíriť na modul ovládača LCD konfiguráciou bitu SLP v registri LCD_CR, aby sa ovládač dostal do stavu nízkej{5}} spotreby.
2, Implementačná cesta režimu spánku: Hardvér Softvérový spoločný dizajn
1. Podpora hardvérovej vrstvy: Hlboká integrácia vyhradených čipov ovládačov a MCU
Režim spánku moderných priemyselných segmentových kódových obrazoviek je vysoko závislý od spolupráce medzi vyhradenými čipmi ovládača a MCU
Optimalizácia úrovne čipu ovládača: Napríklad HT1621 a ďalšie čipy ovládača majú zabudované-obvody nabíjacej pumpy, ktoré dokážu automaticky vypnúť nabíjaciu pumpu v režime spánku, čím sa zníži prúd napájacieho zdroja z 200 μA na 2 μA. Zároveň môže byť jeho interný generátor časovania skenovania nakonfigurovaný ako „režim skenovania v režime spánku“, čím sa zníži obsah zobrazenia pri spotrebe energie o 80 %.
Integrácia periférií MCU: Ovládač LCD GD32L233 podporuje režim STOP2, v ktorom ovládač LCD pokračuje v činnosti, kým sú CPU, PLL a ďalšie moduly vypnuté, čím sa znižuje spotreba energie systému z 3 mA v normálnom režime na 2 μ A. Kľúčom je dynamické prepínanie medzi zdrojom hodín a režimom pohonu konfiguráciou bitov LCDEN a LCDCLK v LCD_CF.
2. Ovládanie softvérovej vrstvy: prerušte prebúdzanie{1}}a udržiavanie stavu
Softvérová implementácia režimu spánku musí riešiť dva hlavné problémy:
Vstup do režimu nízkej{0}}energie: Konfiguráciou registra správy napájania MCU (napríklad PWR_CR v STM32) a jeho skombinovaním s inštrukciou SLEEP prejde systém do režimu spánku. Napríklad v ATmega8 je potrebné nastaviť bit SE v registri MCUCR na 1 a nakonfigurovať bity SM2-SM0 na výber typu režimu spánku (ako je režim úspory energie).
Konštrukcia mechanizmu prebúdzania: Medzi typické zdroje{0}}budenia patria časovače RTC, externé prerušenia (ako sú kľúčové spúšťače), detekcia aktivity zbernice atď. Ako príklad uvedieme zariadenie Siemens SCALANCE W, jeho režim spánku riadi napájanie nadradených zariadení prostredníctvom kontaktov DI/DO, pričom na dosiahnutie hardvérového prebudenia- používa D-OUT kontakt klienta. Čas budenia-je možné ovládať do 100 μs.
3, Prípady priemyselných aplikácií: Skok od teórie k praxi
1. Inteligentný merač: Režim spánku dosahuje 10-ročnú životnosť batérie
V jednofázových inteligentných meračoch musí obrazovka segmentového kódu nepretržite zobrazovať informácie, ako je úroveň nabitia batérie a čas. V schéme používajúcej GD32L233 sa systém prebudí každú minútu pomocou časovača RTC, aktualizuje údaje na displeji a prejde do režimu STOP2. Aktuálne testovacie údaje ukazujú, že spotreba energie je 3 mA v normálnom režime zobrazenia, zatiaľ čo v režime spánku klesne na 2 μA. V spojení s lítiovou batériou s kapacitou 4 000 mAh môže teoretická životnosť batérie dosiahnuť 10 rokov. Medzi kľúčové technické body patria:
Dynamická aktualizácia obsahu displeja: Aktualizujte iba údaje, ktoré sa zmenia počas prebúdzania- (napríklad hodnoty nabitia batérie), ponechajte statický obsah (napríklad symboly jednotiek) nezmenený a znížte počet ovládačov displeja.
Optimalizácia zdroja hodín: LSI (nízkorýchlostné interné hodiny) sa používajú ako zdroj hodín v režime spánku s frekvenciou 32 kHz a zníženou spotrebou energie o 90 % v porovnaní s HSI (vysokorýchlostné interné hodiny).
2. Priemyselné HMI vybavenie: Spolupráca medzi režimom spánku a prebudením dotykom{1}}
V priemyselných zariadeniach s rozhraním človek{0}}stroj (HMI) sa obrazovky segmentového kódu často používajú v spojení s kapacitnými dotykovými tlačidlami. V riešení National Technology N32L43x systém dosiahne prebudenie dotykom-konfiguráciou registra TOUCHCTRL: keď sa zistí tlačidlo, hardvér automaticky prebudí MCU a obnoví ovládač displeja pomocou funkcie LCD_Makeup. V rámci tejto schémy je spotreba energie v režime spánku 1,2 μA a doba odozvy-prebudenia je kratšia ako 50 ms, čo spĺňa-požiadavky priemyselných lokalít v reálnom čase.
3. Prenosné zdravotnícke zariadenia: integrácia režimu spánku a komunikácie s nízkou{1}}spotrebou
V prenosných glukomeroch musí obrazovka s kódom segmentu fungovať v spojení s modulom Bluetooth Low Energy (BLE). V riešení Nordic nRF52832 je systém prepojený s režimom spánku LCD pomocou konfigurácie režimu SLEEP BLE: keď BLE prejde do hlbokého spánku, LCD sa synchrónne prepne do režimu spánku, čím sa zníži spotreba energie z 8 mA v normálnom režime na 3 μ A. Pri prebudení spustí modul BLE prebudenie LCD {{5}IO} pomocou {80} času prebudenia pomocou {80} pinu {80}. μ s, čím sa zabezpečí bezproblémové prepojenie medzi prenosom dát a aktualizáciou displeja.
