一, L'essència tècnica del mode de repòs: el nucli de la gestió dinàmica de l'energia
El mode de repòs de la pantalla de codi de segment bàsicament aconsegueix una disminució gradual del consum d'energia desactivant els mòduls de circuits no essencials. La seva implementació tècnica ha de complir dues condicions bàsiques:
Control de la forma d'ona de la unitat: les pantalles de codi de segments impulsades per tensió CA han d'ajustar dinàmicament la relació de fase dels senyals COM/SEG en mode de repòs. Per exemple, la National Technology N32L43x pot reduir el cicle de treball de la tensió de conducció LCD del 50% al 20% en mode de repòs mitjançant la seva funció d'inversió de fase de forma d'ona integrada-, reduint el consum d'energia estàtica de 5 μA a 0,8 μA.
Retenció de contingut de la pantalla: les dades de visualització actuals s'han d'emmagatzemar en un búfer de fotogrames o RAM de visualització. El controlador LCD de GD32L233 integra 32 × 8 segments de RAM de pantalla, que pot mantenir el contingut de la pantalla en mode de repòs sense necessitat de reiniciar les dades de visualització després de despertar-se.
Des d'una perspectiva tècnica, el mode de repòs pertany a la categoria "Gestió d'energia dinàmica" (DPM) a les arquitectures de baixa-potència. Prenent com a exemple el nucli ARM Cortex-M, el seu mode de repòs aconsegueix un equilibri entre el consum d'energia i la velocitat de resposta desactivant el rellotge de la CPU, conservant la SRAM i els estats de registre i utilitzant la tecnologia de rellotge perifèric. Per al circuit del controlador de la pantalla de codi de segment, aquesta gestió s'ha d'ampliar al mòdul del controlador LCD configurant el bit SLP al registre LCD_CR per posar el controlador en un estat de baixa-potència.
2, La ruta d'implementació del mode de repòs: disseny col·laboratiu de programari de maquinari
1. Suport de la capa de maquinari: integració profunda de xips de controladors dedicats i MCU
El mode de repòs de les pantalles de codi de segment industrial modernes depèn molt de la col·laboració entre els xips de controladors dedicats i les MCU
Optimització del nivell de xip del controlador: per exemple, HT1621 i altres xips de controlador tenen circuits de bomba de càrrega integrats-que poden apagar automàticament la bomba de càrrega en mode de repòs, reduint el corrent d'alimentació de 200 μA a 2 μA. Al mateix temps, el seu generador de temporització d'escaneig intern es pot configurar com a "mode d'escaneig de repòs" reduint la freqüència d'actualització del contingut d'energia a un 1Hz %, reduint el consum d'energia de la pantalla a un %18p.
Integració de perifèrics MCU: el controlador LCD de GD32L233 admet el mode STOP2, en què el controlador LCD continua funcionant mentre la CPU, el PLL i altres mòduls estan apagats, reduint el consum d'energia del sistema de 3 mA en mode normal a 2 μ A. La clau és canviar dinàmicament entre la font de rellotge i el mode d'accionament configurant el registre LCD_CLK_GCFEN i el bit LCD.
2. Control de la capa de programari: interromp l'activació-i el manteniment de l'estat
La implementació del programari del mode de repòs ha d'abordar dos problemes bàsics:
Entrar en mode de baixa-potència: configurant el registre de gestió d'energia de l'MCU (com ara PWR_CR de STM32) i combinant-lo amb la instrucció SLEEP, el sistema entra en mode de repòs. Per exemple, a ATmega8, cal establir el bit SE del registre MCUCR a 1 i configurar els bits SM2-SM0 per seleccionar el tipus de mode de repòs (com ara el mode d'estalvi d'energia).
Disseny del mecanisme d'activació: les fonts d'activació-típiques inclouen temporitzadors RTC, interrupcions externes (com ara activadors de tecles), detecció d'activitat del bus, etc. Prenent com a exemple l'equip Siemens SCALANCE W, el seu mode de repòs controla l'alimentació dels dispositius aigües avall mitjançant contactes DI/DO, mentre que utilitza el contacte D-OUT del client per aconseguir l'activació del maquinari. El temps-de despertar es pot controlar en 100 μ s.
3, Casos d'aplicació a la indústria: el salt de la teoria a la pràctica
1. Comptador intel·ligent: el mode de repòs aconsegueix una durada de la bateria de 10 anys
Als comptadors intel·ligents-monofàsics, la pantalla de codi de segment ha de mostrar contínuament informació com ara el nivell de la bateria i el temps. En l'esquema que utilitza GD32L233, el sistema es desperta cada minut mitjançant un temporitzador RTC, actualitza les dades de visualització i entra en mode STOP2. Les dades reals de la prova mostren que el consum d'energia és de 3 mA en mode de visualització normal, mentre que baixa a 2 μA en mode de repòs. Juntament amb una bateria de liti de 4000 mAh, la durada teòrica de la bateria pot arribar als 10 anys. Els punts tècnics clau inclouen:
Actualització dinàmica del contingut de la pantalla: actualitzeu només les dades que canvien durant el període d'activació-(com ara els valors del nivell de la bateria), manteniu el contingut estàtic (com els símbols d'unitats) sense canvis i reduïu el nombre de controladors de pantalla.
Optimització de la font de rellotge: LSI (rellotge intern de -baixa velocitat) s'utilitza com a font de rellotge en mode de repòs, amb una freqüència de 32 kHz i una reducció del consum d'energia del 90 % en comparació amb l'HSI (rellotge intern d'-alta velocitat).
2. Equips HMI industrials: col·laboració entre el mode de repòs i l'activació tàctil-
En els dispositius industrials d'interfície humà-màquina (HMI), les pantalles de codi de segment s'utilitzen sovint juntament amb botons tàctils capacitius. A la solució de National Technology N32L43x, el sistema aconsegueix una activació tàctil-configurant el registre TOUCHCTRL: quan es detecta un botó, el maquinari activa automàticament l'MCU i restaura el controlador de pantalla mitjançant la funció LCD_Makeup. Amb aquest esquema, el consum d'energia del mode de repòs és d'1,2 μA i el temps de resposta-despertador és inferior a 50 ms, i compleix els requisits-en temps real dels llocs industrials.
3. Dispositius mèdics portàtils: integració del mode de repòs i la comunicació de baixa-potència
En els mesuradors de glucosa en sang portàtils, la pantalla de codi de segment ha de funcionar juntament amb un mòdul Bluetooth de baixa energia (BLE). A la solució nòrdica nRF52832, el sistema està vinculat al mode de repòs de la pantalla LCD configurant el mode de repòs de BLE: quan BLE entra en mode de repòs profund, la pantalla LCD entra de manera sincrònica en mode de repòs, reduint el consum d'energia de 8 mA en mode normal a 3 μ A. En despertar-se, el mòdul BLE activa l'activació de la pantalla LCD, amb la mesura {{d}GPIO} Temps d'activació-de 80 μ s, que garanteix una connexió perfecta entre la transmissió de dades i les actualitzacions de la pantalla.
