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”。zhizaoshangbixuzaishoucishiyongshitongguotigongchongzudiandeshebeilaimanzukehudexuqiu,zheyaoqiudianchishouminghenchang,bimianbubiyaodedianliusunhao。dianliushiyanchangdianchishoumingdeguanjianyinsu。jingtaidianliuweianliangjidezhiketigongchaoguo50個月的壽命。
鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)正(zheng)在(zai)增(zeng)加(jia),不(bu)像(xiang)摩(mo)爾(er)的(de)拋(pao)物(wu)線(xian)定(ding)律(lv)那(na)麼(me)快(kuai),而(er)是(shi)呈(cheng)指(zhi)數(shu)增(zeng)長(chang)。密(mi)度(du)的(de)增(zeng)加(jia)還(hai)帶(dai)來(lai)許(xu)多(duo)其(qi)他(ta)後(hou)果(guo),特(te)別(bie)是(shi)在(zai)安(an)全(quan)方(fang)麵(mian)。電(dian)池(chi)隔(ge)板(ban)越(yue)來(lai)越(yue)薄(bo),某(mou)些(xie)電(dian)池(chi)的(de)安(an)全(quan)性(xing)變(bian)得(de)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。由(you)於(yu)苛(ke)刻(ke)的(de)操(cao)作(zuo)條(tiao)件(jian),實(shi)際(ji)上(shang)會(hui)隨(sui)時(shi)間(jian)發(fa)展(zhan)小(xiao)型(xing)內(nei)部(bu)檢(jian)測(ce),而(er)潛(qian)在(zai)的(de)製(zhi)造(zao)缺(que)陷(xian)會(hui)加(jia)劇(ju)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang),從(cong)而(er)引(yin)起(qi)熱(re)泄(xie)漏(lou)條(tiao)件(jian)。因(yin)此(ci),燃(ran)油(you)表(biao)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)(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(he)LEDxianshiping。tamendouxuyaodianyadianliu。danshikongjianyouxian。dianchishouminghenzhongyao,tongshidizaoyinzhiguanzhongyao。yinci,ninxuyaokaiguanwenyaqi,danmeigekaiguanwenyaqizhiyouyigedianganqi。tongguoshiyongSIMO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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