其中最突出的物聯網應用類別是使用電池供電的傳感器，它們被放置在沒有電線的區域來監測事件
，並通過無線網絡與物聯網通信。大多數情況下
，這些產品是始終開啟的、由電池操作的無線傳感器，支持無線協議、一個 MCU 和至少一個 模擬傳感器。

 

麵臨的挑戰是在單一電池或一次充電的情況下，如何將產品足以感知環境的續航時間最大化。

 

 

1. 根據應用程序要求，勝任實時感知任務;

 

2. 完成傳感器測量
，同時盡可能少地使用能源;

 

3. 保持“周期性工作”MCU 外圍設備，並讓 CPU 內核盡可能多地處於睡眠狀態。

 

在這種應用中
，很多MCU的典型做法是喚醒MCU內核然後使用各種外設去完成傳感器測量(圖 1)。當有事件 (例如開門) 需要報告時，MCU 進行了報告並返回至其周期性工作規律流程中。這將消耗大量電能
，且不能使電池巡航時間最大化
，因為運行的“整個 MCU”中
，包括很多外圍設備和無關內核運轉都在消耗電能。

 

實際上，這種方法很可能導致較差的客戶體驗：客戶將設備置於其環境中

，將其設置在網絡上並啟用，但幾個月之後
，設備就因為較差的電池電源管理能力而停止工作。

 

 

圖1 CPU 在每次測量中都進行查詢並保持活躍，從而導致較高電能消耗

 

 

最佳解決方案將應對以上所述挑戰中的每一個方麵
，可在電池一次充電的情況下將產品完成環境感測的工作時間最大化。

 

考慮到以上情況
，電池供電的物聯網傳感器設備應提供：

 

1. 自主而節能的傳感器管理和測量係統;

 

2. 可對每個傳感器進行獨立配置的傳感器輸入/輸出、閾值和配置;

 

3. 低功耗、可配置的邏輯引擎，僅當絕對需要時才會喚醒 MCU;

 

4. 用以為多次測量提供緩存的低功耗內存，並延長 CPU 喚醒間隔時間;

 

5. 低無線功耗。

 

 

幾年前
，Silicon Labs 就預見到電池供電的無線傳感器應用的重要性。自此，我們對低能耗的無線、MCU 和傳感器技術進行了大規模的投入。

 

我們的 Gecko MCU 具有節能型的架構，並提供幾種關鍵係統，使其能更有效率地運作
，其續航時間也長於其他 MCU。

 

Gecko 和 Wireless Gecko (以下合稱“Gecko MCU”) 使用低功耗傳感器接口 (LESENSE)、外圍設備反射係統 (PRS) 和其他低功耗技術，可以在極低的功耗水平下運作，而同時內核與 MCU的大部分仍處於深度睡眠模式。

 

上述特性結合其他特性就可以節省很多電能。

 

表1對於電池供電的物聯網傳感器係統的要求

 

 

 

LESENSE 是高度可配置傳感器接口和係統
，可自主連續管理並監控最多 16 個電阻性、電容性或電感性傳感器， 並同時保持芯片整體處於深度睡眠模式
，且內核 (CPU) 始終保持關閉。

 

LESENSE 包括一個定序器、一個計數和比較器單元、一個可配置譯碼器

，以及用於配置設置和測量結果存儲的 RAM。

 

1) 定序器可以操作低頻振蕩器

，並通過 PRS 處理與其他外圍設備的相互作用，並可為傳感器的工作周期和測量定時。

 

2) 計數和比較器單元對來自定序器的脈衝進行計數，並將信息與可配置閾值進行對比。

 

3) 譯碼器/狀態機接收傳感器測量
，並根據最多 16 種可配置狀態和相關動作采取行動。

 

當外部事件超過傳感器閾值時才喚醒 CPU 並不是一個革命性的概念。本質上，它會將恒定的 MCU 工作周期從圖 1 中移至單個事件;當模擬事件超過給定閾值時
，MCU 蘇醒並執行各種行動。

 

但是，LESENSE 與之不同之處在於，它提供了一個完整的傳感器係統
，以便管理並監控傳感器以及相關的外圍 設備
，而不需要 CPU 的參與

，MCU 參與度也為最低。這就是 LESENSE 的基本概念，而附加功能還進一步拓展 了概念。

 

LESENSE 也在不喚醒 CPU 的情況下對數量可配置的閾值事件進行緩衝。這使得係統能夠在一段較長的時間段內監控外部事件。LESENSE 通過自主周期性采集所需的外圍設備塊 (如模擬比較器、低頻振蕩器和傳感器本身)，以便完成傳感器測量，而 CPU 則保持在深度睡眠模式。

 

在以下概念圖中，LESENSE 被配置為允許傳感器 1 超過其可配置閾值兩次之後才喚醒 CPU。

 

 

圖 2：每個啟用 LESENSE 的傳感器輸入/輸出均為獨立且可配置的。

 

LESENSE 也提供附加功能，以管理並監控最多 16 個具有唯一閾值的不同傳感器。在使用內置低功耗狀態機 (譯碼器) 時，LESENSE 可在發送中斷喚醒 CPU 之前評估幾項事件。

 

在圖 3 中，LESENSE 對傳感器 2 的事件 1、2 和 3 的測量信息進行緩衝

，並在喚醒核心之前將這些信息與傳感器 1 的事件 1 和 2 的測量數據相結合。這個簡單的使用實例采用 LESENSE 的單獨配置傳感器
、低功耗內存 和低功耗狀態機。

 

 

圖 3：在 CPU 中斷之前，多個傳感器及唯一配置支持多個事件。

 

 

由於很多傳感器係統在各種不同的環境條件下實施
，必須能夠在諸如溫度、濕度、電源電壓、透氣性和連接性等參數不斷變化的情況下進行可靠的操作。

 

LESENSE 的緩存功能可使 CPU 在zai被bei喚huan醒xing時shi重zhong新xin校xiao準zhun自zi身shen多duo項xiang讀du數shu。這zhe樣yang可ke避bi免mian隨sui著zhe情qing況kuang的de變bian化hua發fa生sheng多duo次ci重zhong複fu校xiao準zhun的de事shi件jian，進jin一yi步bu節jie約yue能neng源yuan並bing提ti供gong更geng大da的de係xi統tong校xiao準zhun樣yang本ben集ji。

 

 

LESENSE 可使 Gecko MCU 和無線 MCU 監控電阻性
、電容性、電感性(和 IR)傳感器，同時使能耗較高的內核和大部分 MCU 保持深度睡眠模式。LESENSE 能夠監控最多 16 個使用小於 1 μA 的傳感器並提供可配置的閾 值
，並提供了可對多個事件進行緩衝的 RAM

，以及用於可配置喚醒中斷的狀態機。

 

開始了解 Gecko MCU、Wireless Gecko MCU 和 LESENSE：

 

· 關於 LESENSE 的培訓視頻

 

· 關於 LESENSE的培訓演示(來自視頻的幻燈片)

 

· 應用說明

 

o 電容傳感 LESENSE (AN0028)

 

o 電感傳感 LESENSE (AN0029)

 

o 電阻傳感 LESENSE (AN0036)

 

o IR 傳感 LESENSE (AN0053)

 

o PRS – 節能外圍設備反射係統 (AN0025)

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