了解RA2A2 MCU豐富的外設(shè)功能和低功耗運(yùn)行如何為實(shí)現(xiàn)節(jié)能社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

Koji Koike

Sr. Staff Product Marketing Specialist

隨著我們邁向節(jié)能社會(huì)以加強(qiáng)全球環(huán)境的可持續(xù)性，傳統(tǒng)系統(tǒng)的數(shù)字化以及端點(diǎn)的低功耗運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的基本要求。當(dāng)端點(diǎn)系統(tǒng)數(shù)字化時(shí)，可以無縫分析單個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)，以進(jìn)一步提高能效、簡(jiǎn)化系統(tǒng)運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)本身以較低的功耗運(yùn)行。

本篇文章中，我將以瑞薩電子RA2A2微控制器為例，介紹其豐富的外設(shè)特性和出色的低功耗性能，以此來介紹解決節(jié)能社會(huì)問題的方案。

RA2A2主要特性

RA2A2 MCU系列具有豐富的外設(shè)功能，集成32位ArmCortex-M23、高水平模擬性能和超低功耗運(yùn)行能力，有助于端點(diǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化。三種獨(dú)特的外設(shè)功能適用于端點(diǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化，可用于能源管理應(yīng)用以及工業(yè)應(yīng)用：

01持續(xù)固件更新

02新模式可減少段式LCD面板電流使用

03低功耗的高分辨率ADC

01持續(xù)固件更新

RA2A2支持具有內(nèi)存鏡像功能的雙組閃存，因此，用戶可以輕松實(shí)現(xiàn)固件更新。在不中斷操作的情況下連續(xù)更新固件的概念如圖1所示。

在這種情況下，Bank 0是一個(gè)固定程序，包括固件、閃存更新程序和啟動(dòng)程序，而用戶在Bank 1上設(shè)置了應(yīng)用程序A和B。通過使用閃存更新程序，用戶可以通過設(shè)置要查看的應(yīng)用程序來交換應(yīng)用程序以在鏡像地址上運(yùn)行。

通過這種持續(xù)的固件更新，端點(diǎn)系統(tǒng)可以在不停止運(yùn)行的情況下運(yùn)行，因此，無縫、精益、高效的運(yùn)行成為可能。

圖1 使用帶內(nèi)存鏡像功能的雙組閃存實(shí)現(xiàn)持續(xù)固件更新示例

02降低段式LCD面板電流的新模式

RA2A2支持新的LCD模式，通過降低面板電流來降低運(yùn)行功耗。圖2是LCD面板驅(qū)動(dòng)方法的概述。

圖2 LCD面板驅(qū)動(dòng)方法概述

與現(xiàn)有的VL1參考模式相比，VL2基準(zhǔn)模式提高了LCD面板驅(qū)動(dòng)器的升壓效率。在VL1基準(zhǔn)模式下，需要將MCU VCC降至1.0V一次，然后需要升壓至3.0V。但是，VL2基準(zhǔn)模式能夠節(jié)省MCU電流，因?yàn)閂L2模式產(chǎn)生2.0V作為基準(zhǔn)電壓。通過將基準(zhǔn)電壓從1.0V提高到2.0V，與VL1基準(zhǔn)模式相比，面板工作電流可以減少一半，有助于降低系統(tǒng)級(jí)的電源電流。

VL4基準(zhǔn)模式在內(nèi)部電壓發(fā)生電路上產(chǎn)生3V，然后從3.0V降壓產(chǎn)生VL2和VL1。因此，VL4可以降低LDC面板驅(qū)動(dòng)的MCU電流。當(dāng)我們與VL1模式相比時(shí)，面板工作電流可以降低三分之一。

由于面板驅(qū)動(dòng)電流對(duì)采用電池供電的便攜式LCD等應(yīng)用的電池壽命有巨大影響，因此VL2模式或VL4模式有助于延長(zhǎng)電池壽命。

03高分辨率ADC，低功耗

24位ΣΔ ADC可實(shí)現(xiàn)低功耗和高分辨率AD轉(zhuǎn)換，適用于功耗敏感型應(yīng)用。它支持多達(dá)7個(gè)通道和同步采樣架構(gòu)。通過同步采樣架構(gòu)，它能夠獲得高精度的時(shí)間軸，以及每個(gè)通道的精確采樣數(shù)據(jù)。

該ΣΔ ADC支持多種采樣模式，實(shí)現(xiàn)高電平傳感數(shù)據(jù)采集，特別是獨(dú)特的8kHz/4kHz混合采樣模式，可同時(shí)采集不同頻率的信號(hào)。

一個(gè)用例示例是采用非指導(dǎo)性負(fù)載監(jiān)控（NILM）技術(shù)的下一代智能電表，該技術(shù)需要持續(xù)監(jiān)控電流和電壓，以及諧波信號(hào)采集以監(jiān)控單個(gè)用戶的能耗。RA2A2滿足支持此用例的規(guī)范要求。圖3顯示了RA2A2的24位Σ-Δ ADC的采樣模式。

圖3 24位Σ-Δ ADC的多種采樣模式

總結(jié)

RA2A2 MCU具有此處強(qiáng)調(diào)的獨(dú)特功能，有助于端點(diǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能社會(huì)，其性能包括32位Arm Cortex-M23、24位Σ-Δ ADC、段式LCD控制器和低功耗運(yùn)行能力。歡迎您利用這些功能進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。