一, Tehnički princip načina mirovanja:-dubinska analiza od kruga do potrošnje energije
Srž LCD mirovanja je minimiziranje potrošnje energije modula odsijecanjem nebitnih tračnica napajanja, smanjenjem frekvencije takta i zaustavljanjem osvježavanja podataka. Njegova tehnička implementacija uključuje tri ključna aspekta:
1. Upravljanje tračnicama
Tipični LCD modul uključuje četiri vrste izvora napajanja:
AVDD: Analogno napajanje (obično 3,3 V), koje napaja upravljačke krugove piksela
VGH/VGL: visoki napon pokretan vratima (± 10V 20V), kontroliranje okretanja molekula tekućeg kristala
IOVDD: Napajanje digitalnog sučelja (1,8 V ~ 3,3 V), osigurava napajanje za pogon IC logičkih krugova
BL_VDD: Napajanje pozadinskog osvjetljenja (5V~24V), pogonsko LED ili CCFL pozadinsko osvjetljenje
Implementacija načina mirovanja: korištenjem MOS matrice prekidača, AVDD, VGH/VGL i BL_VDD se isključuju tijekom mirovanja, ostavljajući samo IOVDD za održavanje stanja registra IC upravljačkog programa. Na primjer, kada je određeni TFT-LCD modul u stanju mirovanja, struja AVDD smanjuje se sa 60 mA na 0,1 μ A, a potrošnja energije pozadinskog osvjetljenja smanjuje se s 80 mW na 0.
2. Kontrola satnog sustava
Moderni LCD pogonski sklopovi (kao što je ILI9341, ST7789) imaju ugrađene-generatore PLL takta, s frekvencijama takta većim od 10MHz u načinu rada. Optimizacija spavanja:
Prije ulaska u način mirovanja, smanjite frekvenciju sata na najnižu razinu (kao što je 32kHz) kroz konfiguraciju registra
Potpuno isključite PLL krug i upotrijebite vanjski-niskofrekventni kristalni oscilator (kao što je 32,768kHz) za održavanje osnovnog vremena
Studija slučaja pokazala je da nakon što je frekvencija takta smanjena s 10MHz na 32kHz, dinamička potrošnja energije upravljačkog IC-a smanjena je za 85%
3. Mehanizam za osvježavanje podataka
U radnom načinu, LCD se mora osvježiti 60 puta u sekundi kako bi se izbjeglo treperenje. Optimizacija spavanja:
Izlaz signala sinkronizacije stop frame (VSYNC).
Zamrzni pogonske signale retka/stupca (HSYNC/PCLK)
Zadržite mjerač vremena samo za nadzor-signala za buđenje
Određeni industrijski HMI uređaj smanjio je potrošnju energije za osvježavanje zaslona s 45 mW na 0,3 mW putem ovog rješenja
2, Dizajn hardvera: Izgradnja niske{1}}arhitekture mirovanja
1. Dizajn sklopa za upravljanje napajanjem
Izbor ključnih komponenti:
Prekidač opterećenja: Odaberite model ultra-niskog curenja (kao što je TPS22919, struja curenja 0,5nA)
LDO regulator: Odaberite model niske statičke struje (kao što je TPS7A4700, statička struja 1,2 μ A)
DC-DC pretvarač: usvaja PFM način rada (kao što je TPS62175, učinkovitost malog opterećenja od 85%)
2. Krug detekcije signala buđenja
Točke dizajna:
Buđenje-sata u stvarnom vremenu (RTC): integrirani RTC čip (kao što je DS3231) budi MCU putem vremenski ograničenih prekida
Key wake-up: usporednik male snage (kao što je TLV3011) koristi se za otkrivanje ključnih radnji, izbjegavajući kontinuirano uzorkovanje od strane MCU-a
Komunikacijsko buđenje-: Pokreni buđenje-putem UART/I2C prekidačkog pina, kao što je buđenje-zaslona nakon primanja određenog okvira podataka
Kutija za pametnu narukvicu:
Otkrivanje radnji pokreta pomoću akcelerometra (LIS3DH)
Kada se otkrije podizanje zgloba, probudite MCU preko INT pina
Odgoda buđenja kontrolirana unutar 50 ms, korisnik nije svjestan
3. Elektrostatička zaštita i vrijeme uključivanja
Posebni zahtjevi za način mirovanja:
Tijekom perioda-isključenja napajanja potrebno je održavati normalan rad ESD zaštitne diode
Dizajnirajte krug kontrole vremena uključivanja kako biste osigurali da se VGH/VGL uključi više od 5 ms kasnije od AVDD
Određena ploča s instrumentima automobila smanjila je abnormalnu stopu uključivanja s 3% na 0,1% dodavanjem RC kruga odgode
3, Optimizacija softvera: Implementacija inteligentne strategije spavanja
1. Dizajn uvjeta pokretanja spavanja
Tipičan scenarij:
Vremensko mirovanje: Na primjer, pametni vodomjer ažurira podatke svakih 30 sekundi, a ostatak vremena spava
Neaktivnost korisnika: Prijenosni medicinski uređaj ulazi u stanje mirovanja nakon 1 minute bez pritiskanja gumba
Prag niske razine baterije: prisiljavanje na duboki san kada napon baterije padne ispod 3,6 V
2. Proces konfiguracije za način mirovanja
Standardni koraci:
Spremite trenutno stanje prikaza u Flash
Isključi pozadinsko osvjetljenje (BL_VDD=0)
Zaustavi osvježavanje podataka (zamrzni HSYNC/VSYNC)
Smanjite frekvenciju takta (PLL_FREQ=32kHz)
Prekinite napajanje AVDD/VGH/VGL
MCU ulazi-način niske potrošnje (kao što je način zaustavljanja STM32)
3. Probudite post{1}}mehanizam obrade
Ključne operacije:
Ponovno inicijalizirajte parametre prikaza (kontrast, način boje, itd.)
Vraćanje posljednjeg prikazanog sadržaja (čitanje iz Flasha ili RAM-a)
Sinkronizirajte sistemski sat (izbjegnite vremensko pomicanje)
Slučaj logističkog terminala: komprimira-vrijeme ponovnog iscrtavanja buđenja s 200 ms na 30 ms prethodnim pohranjivanjem međuspremnika prikaza
4, Tipična analiza slučaja primjene
Slučaj 1: Elektromagnetski mjerač protoka na baterije
Zahtjev: trajanje baterije od 6 godina (litijska baterija 3,6 V/19 Ah)
Otopina:
Odaberite TFT-LCD ultra-niske snage (radna struja 15 mA, struja mirovanja 0,5 μ A)
Dizajnirajte dvostruki sustav napajanja: glavno napajanje puni superkondenzator, dok superkondenzator održava RTC tijekom mirovanja
Strategija provedbe:
Probudite se svakih 10 sekundi, ažurirajte podatke o prometu i prikazujte 2 sekunde
U drugim slučajevima uđite u način dubokog mirovanja i isključite sve nebitne izvore energije
Učinak: Prosječna potrošnja energije cijelog stroja smanjena je s 85 mW na 0,8 mW, a trajanje baterije doseglo je 7,2 godine
Slučaj 2: Prijenosni ultrazvučni dijagnostički uređaj
Zahtjev: Kontinuirani rad 8 sati (litij-ionska baterija 7,4 V/4400 mAh)
Otopina:
Usvajanje reflektirajućeg LCD-a (nije potrebno pozadinsko osvjetljenje, potrošnja energije smanjena za 80%)
Implementirajte dinamički način mirovanja:
Zaslon za buđenje kada sonda otkrije kontakt s ljudskim tijelom
5 sekundi nakon što sonda napusti, ona ulazi u stanje mirovanja
Držite komunikacijski modul aktivnim tijekom mirovanja (primajte daljinske naredbe)
Učinak: Potrošnja energije modula zaslona smanjena je s 220 mW na 15 mW, a ukupno trajanje baterije povećano je tri puta
5, Napredne tehnike optimizacije
1. Tehnologija buđenja-djelomičnog područja
Podijelite zaslon na više područja i probudite samo područja za koja je potrebno ažuriranje
Određeni čitač e-knjiga smanjio je potrošnju energije osvježavanja s 12 mW na 3 mW putem ovog rješenja
2. Adaptivni algoritam spavanja
Učenje na temelju navika korištenja: brojite učestalost gledanja korisnika i dinamički prilagodite prag spavanja
Nakon implementacije središnjeg upravljačkog zaslona u pametnom domu, dnevna prosječna učestalost-buđenja smanjena je za 65%
3. Predmemorija zaslona male snage
Integriranje SRAM-a kao predmemorije prikaza unutar MCU-a
Održavajte predmemorirani sadržaj tijekom spavanja i ispis izravno nakon buđenja
Ovim je rješenjem određeni industrijski HMI uređaj smanjio-vrijeme buđenja sa 120 ms na 15 ms
