Aplicações De Ultra Baixo Consumo (extreme Low-power) Com Mcus

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Aplicações de Ultra Baixo Consumo (Extreme Low-Power) com MCUs (XLP) © 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. 1312 LPP Slide 1 Objetivos Ao fim desta aula você saberá: Boas práticas de projeto para aplicações de baixo consumo O que é tecnologia nanoWatt XLP Como usar recursos de baixo consumo disponíveis nos MCUs PIC® Várias dicas e truques para reduzir o consumo em uma aplicação © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 2 Agenda Começando com aplicações de baixo consumo Visão geral das tecnologias nanoWatt e nanoWatt XLP Modos de baixo consumo no MCU PIC® Dicas & Truque de baixo consumo Demonstração © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 3 Começando com aplicações de baixo consumo © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 4 O que é baixo consumo? Aplicações com baterias Reduzir o duty cycle Minimizar corrente em sleep mode Aplicações alimentadas na rede Execução eficiente Minimizar potência dinâmica Reduzir freqüência de clock © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 5 O que é baixo consumo? Tipos de potência consumida Potência Dinâmica Potência consumida quando o circuito está ativo e com oscilador funcionando Potência Estática Potência consumida quando VDD é aplicado ao circuito É independente do uso do circuito © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 6 O que é baixo consumo? Calculando Potência Potência Dinâmica Modo ativo com MCU rodando Potência Dinâmica Modo ativo com MCU rodando Corrente Redução Potência Potência Estatica - Modo Power Down Tempo de Wakeup Tempo de Operação Corrente Média = Iativo x tativo+ Ipowerdown x tpowerdown tativo + tpowerdown © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 7 O que é baixo consumo? Potência Dinâmica Perdas de chaveamento em CMOS Capacitância de Gate é a principal causa © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 8 O que é baixo consumo? Potência Dinâmica C = I dV dt Variáveis controláveis Tensão (V) Freqüência (f) V & f afetam a corrente de chaveamento e as perdas capacitivas © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados I = CVf Definido, principalmente, pelo projeto do CI. Em parte afetado pelos periféricos XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Selecionável & controlável na Aplicação Slide 9 O que é baixo consumo? Potência Estática Causada por perdas nos transistores V = 0V V = 0V Afetada por: G S Geometria Processo Tensão Temperatura © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados Source VD = 2.5V Drain Corrente Perda Sub-threshold ( 1000 mcd e menos de 20 ) © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 47 Dicas Gerais Use pull-ups de resistência alta Use capacitores de baixa perda Tântalo costumam ter alta perda Cerâmicos tem perda mais baixa Use capacitores bypass com moderação Trilhas curtas = baixa impedância © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 48 Portifolio de Produtos © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 49 Portfolio nanoWatt XLP Ampla Oferta de Produtos PIC24FJ64 mTouch Funcionalidade PIC24F16KA 55 Produtos P PIC24F04KA L X mTouch t o t c i a PIC18F46J11 Ún W o PIC18F46J50 o ad r n eg t n na I PIC18F46K20 to mTouch PIC18LF1XK22 PIC18LF1XK50 PIC16LF193X (LCD) PIC16LF182X PIC16LF72X © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados ® AB L MP - Am de e nt e i b en m i ol v v en s De Disponíveis Previstos Desempenho XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 50 Selecionando XLP no MAPS © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 51 Portfolio nanoWatt XLP Família de MCU PIC Memória Flash KB Pinos Sleep (nA) Deep Sleep (nA) WDT* (nA) RTC* (nA) 1MHz Run (µA) 3.5-14 28/44 20 - 500 500 110 7-28 28/44 90 - 500 600 150 PIC18F14K50 8-16 20 24 - 450 790 170 PIC18F14K22 8-16 20 34 - 460 650 150 PIC18F46K20 8-64 28/44 100 - 600 600 300 PIC18F46J11 16-64 28/44 54 13 813 813 272 PIC18F46J50 16-64 28/44 54 13 813 813 272 PIC24F04KA201 (mTouch) 4 14/20 25 20 370 470 195 PIC24F16KA102 (mTouch) 8-16 20/28 25 20 420 520 195 PIC16LF727 (mTouch) PIC16LF1937 (LCD) Todos valores são típicos com Vdd mínimo, retirados dos datasheets. * Corrente em Sleep considerando consumo de WDT e/ou RTC. Corrente de perda típica por pino de I/O 50nA © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 52 PIC24F16KA MCU 16-bit Otimizado para Bateria Deep Sleep (DS) 20 nA RTCC 500 nA DSWDT 400 nA DSBOR 50 nA Várias fontes Wake-up INT0, RTCC, DSWDT, POR/BOR, MCLR I/Os mantidos em Deep Sleep EEPROM interna mTouch™ Capacitivo Disponível em encapsulamentos de 20 & 28 pinos © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 53 PIC18F46J11 MCU 8-bit Rico em recursos, Baixo consumo Modo Deep Sleep (DS) < 20 nA DSBOR, DSWDT, RTCC Várias fontes Wake-up Periféricos de 80-pinos em encapsulamento de 28/44 pinos Remapeamento dos I/Os Digitais mTouch™ Capacitivo até 4 seriais até 5 timers, 8 PWMs 64 KB Flash & 4 KB RAM Disponível em encapsulamentos de 28 & 44 pinos Oscilador Interno +/- 1% © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 54 PIC18F46J50 MCU 8-bit Baixo Consumo + USB Modo Deep Sleep < 20 nA DSBOR, DSWDT, RTCC Várias fontes Wake-up USB Full-Speed Oscilador USB Integrado … Sem Cristal Externo Periféricos de 80-pinos em encapsulamento de 28/44 pinos mTouch™ Capacitivo © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados Disponível em encapsulamentos de 28 & 44 pinos XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 55 PIC18F13K50 / 14K50 USB 2.0 + Vários Periféricos ECCP, I2C/SPI, 10-bit ADC Encapsulamentos pequenos - QFN 5x5 mm Menor ecapsulamento USB do mercado Low Pincount USB Kit (DV164126) © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 56 PIC16F1934/6/7 LCD & Uso Geral Recursos 1 Produto com Enhanced Core Latência de interrupção reduzida Pilha em hardware 16 níveis até 14KB Memória Flash Self-Write até 512B RAM & 256B EEPROM Oscilador Interno 32MHz – Desempenho 8 MIPS 1.8V-5.5V nos modelos ‘F’ nanoWatt XLP™ nos modelos “LF” (1.8V3.6V) Sleep 90 nA WDT 500 nA Oscilador Timer1 600 nA Periféricos mTouch Capacitivo (até 16 canais) Integrated LCD Drive (até 96 segmentos) 2 CCP & 3 ECCP com 3 Bases Tempo Independentes Até 14 canais ADC de 10bit 2 Comparators Master SPI/I2C™ and EUSART 4 timers 8-bit e 1 de 16-bit. RTCC baixo consumo WDT, BOR, POR © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados PIC16F/LF1936 28-pin SPDIP, SOIC, SSOP, 6x6 QFN, 4x4 UQFN PIC16F/LF1934, PIC16F/LF1937 40-pin PDIP, TQFP, 8x8 QFN, 6x6 UQFN XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 57 PIC18F1XK22 Uso Geral Recursos até 16KB Memória Flash Self-Write até 512B RAM & 256B EEPROM Oscilador Interno 64 MHz 1.8V-5.5V nos modelos ‘F’ nanoWatt XLP™ nos modelos “LF” (1.8V-3.6V) Sleep: <50 nA WDT: <600 nA Oscillator Timer1: <800 nA @ 32 kHz Periféricos Até 12 canais de ADC 10-bit 2 Comparadores rail-to-rail Latch SR Até 4 timers 1 I2C master / SPI 1 EUSART 1 ECCP © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados Encapsulamentos de 20-pin SSOP, PDIP SOIC,QFN 4x4 XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 58 Ferramentas de Desenvolvimento Recomendadas PIC1846J50 FS USB Part Number: MA180024 PIC18F4XK20 Starter Kit Part Number: DM164124 Para PIC18F4X/2XK20 PIC18 Explorer Board Part Number: DM183032 PIC18F46J11 Plug-In Module: MA180023 © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados PICDEM™ Lab Development Kit Part Number: DM163035 Suporta MCUs 8-bit comuns ( 20 pinos) Explorer16 Board Part Number: DM240001 PIC24F16KA102 Plug-In Module: MA240017 XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 59 Ferramentas Desenvolvimento Ferramentas disponíveis PIC18F1XK50 Low-Pin count USB (DM164127) PIC18F4XK20 Starter Kit (DM164124) PIC24F16KA102 PIM para Explorer16 (MA240017) PIC18F46J11 PIM para PIC18 Explorer (MA240017) Development Tools em www.microchip.com/xlp © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 60 Referências www.microchip.com/xlp AN1267 – Introdução tecnologia XLP AN879 – Usando ULPWU AN1095 – Emulação de EEPROM Capítulo 2 Tips n’ Tricks compilado Especificações de Baterias www.data.energizer.com www.panasonic.com/industrial/battery © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 61 Resumo Hoje falamos de: Melhores práticas para aplicações de baixo consumo O que é a tecnologia nanoWatt XLP Modos de baixo consumo MCU PIC® Dicas & Truques para baixo consumo © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 62 Perguntas © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 63 Obrigado !! © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 64 Marcas Registradas O nome Microchip e logo, o logo Microchip, dsPIC, KeeLoq, KeeLoq logo, MPLAB, PIC, PICmicro, PICSTART, rfPIC e UNI/O são marcas registradas da da Microchip Technology Incorporated nos Estados Unidos e outros países. FilterLab, Hampshire, HI-TECH C, Linear Active Thermistor, MXDEV, MXLAB, SEEVAL e The Embedded Control Solutions Company são marcas registradas da Microchip Technology Incorporated nos Estados Unidos. Analog-for-the-Digital Age, Application Maestro, CodeGuard, dsPICDEM, dsPICDEM.net, dsPICworks, dsSPEAK, ECAN, ECONOMONITOR, FanSense, HI-TIDE, In Circuit Serial Programming, ICSP, ICEPIC, Mindi, MiWi, MPASM, MPLAB Certified logo, MPLIB, MPLINK, mTouch, nanoWatt XLP, Omniscient Code Generation, PICC, PICC-18, PICkit, PICDEM, PICDEM.net, PICtail, PIC32 logo, REAL ICE, rfLAB, Select Mode, Total Endurance, TSHARC, WiperLock e ZENA são marcas registradas da da Microchip Technology Incorporated nos Estados Unidos e outros países. SQTP é uma marca de serviço da Microchip Technology Incorporated nos Estados Unidos. Todas as outras marcas mencionadas aqui são propiedades das respectivas empresas. © 2009, Microchip Technology Incorporated, Todos Direitos Reservados. © 2009 Microchip Technology Inc. - Direitos Reservados XLP – Aplicações de Ultra-Baixo Consumo Energia Slide 65