低功耗嵌入式係統未來的挑戰
發布時間:2021-01-11 責任編輯:wenwei
【導讀】rujin,digonghaoqianrushixitongdechuangxinyudianchichuangxinzhijiexiangguan,congerchuangzaolexuduoyoujiazhidexitongheyingyong。tupoxingdedigonghaowulianwang,kechuandaihebianyuanshebeidechuxianchengzhishujizengchang,bingdailailexindexitongheIC設計挑戰,其中每納瓦的功耗或每微焦耳的能量都來自電池本身。
鋰離子電池創建了各種類型的係統,從功率不足1瓦(wa)的(de)低(di)功(gong)率(lv)係(xi)統(tong)到(dao)電(dian)壓(ya)高(gao)的(de)高(gao)功(gong)率(lv)係(xi)統(tong)。這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)是(shi)為(wei)從(cong)消(xiao)費(fei)者(zhe)到(dao)醫(yi)療(liao)保(bao)健(jian)的(de)不(bu)同(tong)細(xi)分(fen)市(shi)場(chang)創(chuang)建(jian)的(de)。通(tong)過(guo)提(ti)供(gong)不(bu)同(tong)形(xing)狀(zhuang)和(he)不(bu)同(tong)尺(chi)寸(cun)的(de)化(hua)學(xue)組(zu)合(he)(例如鈷酸鋰和磷酸亞鐵鋰),鋰創新不斷改進,以適應多種應用。新電池管理解決方案的出現將使AI可以在超低功耗設備中實現。
低功耗嵌入式係統
每個需要電池充電的低功耗係統都使用USB C充電端口。所有這些都需要電量計設備來確定充電狀態並同時保護電池。這些類型的係統需要傳感器來lai檢jian測ce外wai界jie的de信xin息xi,通tong常chang是shi通tong過guo處chu理li信xin息xi的de微wei控kong製zhi器qi來lai實shi現xian。然ran後hou,某mou種zhong用yong戶hu界jie麵mian和he通tong信xin收shou發fa器qi均jun由you向xiang所suo有you這zhe些xie模mo塊kuai供gong電dian的de電dian源yuan部bu分fen管guan理li。
設計人員必須保證良好的充電保存期限,快速充電和電池操作自主權。現在,這些低功耗設備越來越小。” Ambatipudi說。
這些新一代的低功耗係統中有些與皮膚緊密接觸。例如,它們可以戴在耳朵內,並且不會太熱。“如果聽筒或可穿戴設備變得非常熱,那將是不好的體驗;必須特別注意熱性能。噪聲和信號的完整性以及通信質量也是要考慮的重要方麵。” Ambatipudi說。
設計人員還必須努力避免在首次使用時排出有問題的產品。換句話說,正如Ambatipudi指出的那樣,他們必須致力於所謂的“客戶滿意度”。製zhi造zao商shang必bi須xu在zai首shou次ci使shi用yong時shi通tong過guo提ti供gong充chong足zu電dian的de設she備bei來lai滿man足zu客ke戶hu的de需xu求qiu,這zhe要yao求qiu電dian池chi壽shou命ming很hen長chang,避bi免mian不bu必bi要yao的de電dian流liu損sun耗hao。電dian流liu是shi延yan長chang電dian池chi壽shou命ming的de關guan鍵jian因yin素su。靜jing態tai電dian流liu微wei安an量liang級ji的de值zhi可ke提ti供gong超chao過guo50個月的壽命。
lilizidianchidenengliangmiduzhengzaizengjia,buxiangmoerdepaowuxiandinglvnamekuai,ershichengzhishuzengchang。midudezengjiahaidailaixuduoqitahouguo,tebieshizaianquanfangmian。dianchigebanyuelaiyuebo,mouxiedianchideanquanxingbiandezhiguanzhongyao。youyukekedecaozuotiaojian,shijishanghuisuishijianfazhanxiaoxingneibujiance,erqianzaidezhizaoquexianhuijiajuzhezhongqingkuang,congeryinqirexieloutiaojian。yinci,ranyoubiaoshibiyaode(圖1)。
我(wo)們(men)都(dou)希(xi)望(wang)更(geng)快(kuai)地(di)為(wei)燈(deng)具(ju)充(chong)電(dian)。但(dan)是(shi),僅(jin)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)充(chong)電(dian)器(qi)的(de)功(gong)率(lv)水(shui)平(ping)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)的(de),因(yin)為(wei)它(ta)還(hai)會(hui)增(zeng)加(jia)更(geng)多(duo)的(de)功(gong)率(lv)消(xiao)耗(hao),從(cong)而(er)實(shi)際(ji)上(shang)會(hui)加(jia)熱(re)設(she)備(bei)。效(xiao)率(lv)對(dui)於(yu)實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。
在電源管理中,DC-DC在zai效xiao率lv方fang麵mian起qi著zhe重zhong要yao作zuo用yong。設she計ji人ren員yuan必bi須xu根gen據ju子zi係xi統tong的de外wai形xing尺chi寸cun,找zhao到dao一yi種zhong為wei所suo有you不bu同tong傳chuan感gan器qi供gong電dian的de方fang法fa,同tong時shi要yao記ji住zhu電dian池chi壽shou命ming短duan和he噪zao聲sheng敏min感gan度du高gao。這zhe些xie元yuan素su中zhong的de每mei一yi個ge都dou控kong製zhi音yin頻pin放fang大da器qi,所suo有you傳chuan感gan器qi和heLED顯(xian)示(shi)屏(ping)。它(ta)們(men)都(dou)需(xu)要(yao)電(dian)壓(ya)電(dian)流(liu)。但(dan)是(shi)空(kong)間(jian)有(you)限(xian)。電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)很(hen)重(zhong)要(yao),同(tong)時(shi)低(di)噪(zao)音(yin)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。因(yin)此(ci),您(nin)需(xu)要(yao)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi),但(dan)每(mei)個(ge)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)隻(zhi)有(you)一(yi)個(ge)電(dian)感(gan)器(qi)。通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)SIMO架構,可以用一個電感器產生多個輸出。通過提供多個輸出,SIMO方法與控製器的低待機電流一起,延長了可穿戴設計的電池壽命。調節器以最小的損耗提供能量。

圖1:一段時間內的能量密度

圖2:SIMO架構
電力人工智能
將AI推tui論lun帶dai到dao邊bian緣yuan意yi味wei著zhe從cong傳chuan感gan器qi,相xiang機ji和he麥mai克ke風feng收shou集ji數shu據ju,將jiang數shu據ju發fa送song到dao雲yun以yi執zhi行xing推tui論lun,然ran後hou將jiang答da案an發fa送song回hui邊bian緣yuan。這zhe種zhong架jia構gou可ke以yi工gong作zuo,但dan是shi由you於yu延yan遲chi時shi間jian和he能neng源yuan性xing能neng差cha,對dui於yu邊bian緣yuan應ying用yong程cheng序xu來lai說shuo非fei常chang具ju有you挑tiao戰zhan性xing。
低功耗微控製器提供了一種替代方法,可用於實現簡單的神經網絡。但是,挑戰在於等待時間,隻能在邊緣執行簡單的任務。MAX78000旨在填補這一空白。MAX78000是一種先進的係統級芯片設有一個FPU CPU -M4與超低功耗的深層神經網絡加速器高效的係統控製。CNN引擎具有442KB的存儲大小,可以支持1位,2位,4位和8位(最多支持350萬個權重的網絡)。該產品將最節能的AI處理器與Maxim經過驗證的超低功耗微控製器相結合。
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