陸豐低功耗MCU廠家
發(fā)布時間：2024-11-10 01:18:37
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指夾式脈搏血氧儀硬件檢測電路主要有4個部分組成，光電傳感器部分、模擬信號處理單元、MCU處理單元和顯示輸出部分。首先，光電傳感器將采集到的信號傳輸至模擬信號處理電路；其次，模擬信號處理單元對接收到的信號進行I/V轉(zhuǎn)換、采樣、濾波、放大和分離，將分離后的4路信號（紅光交流信號、紅光直流信號、紅外交流信號、紅外直流信號）傳輸?shù)絉JM8L151的ADC處理單元，MCU處理單元對數(shù)據(jù)進行處理、轉(zhuǎn)換和存儲，處理結(jié)果送至顯示輸出部分由OLED顯示屏顯示出來，或通過BLE傳送到手機APP。
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武漢瑞納捷半導體有限公司是一家以嵌入式數(shù)據(jù)安全產(chǎn)品、技術(shù)和應(yīng)用為核心的芯片設(shè)計公司，主營超低功耗MCU、安全加密芯片兩條產(chǎn)品線。產(chǎn)品已在汽車電子、安防監(jiān)控、智能交通、物聯(lián)網(wǎng)終端等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，獲得華為、特斯拉、中車、字節(jié)跳動、吉利汽車、四方光電、魔笛電子煙等上千家行業(yè)客戶的廣泛認可。
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模擬信號處理單元完成對光電二級管采集信號的處理，包括信號轉(zhuǎn)換、采樣保持、放大、濾波和補償?shù)裙δ堋Ｓ捎诠怆姸O管輸出的信號是電流信號，先要轉(zhuǎn)換成電壓信號才能被后續(xù)電路處理。而且光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)，其結(jié)電阻較大，輸出電流較小。所有要選用輸入阻抗較高的運算放大器做為I/V轉(zhuǎn)換的TIA。 電流-電壓變換電路輸出的是兩種光分時復(fù)用的信號，要將兩種光的信號分離就要用兩路獨立的采樣保持電路，用RJM8L151的GPIO來控制和切換兩路采樣保持電路，并且要與LED驅(qū)動脈沖的控制脈沖同步。 由于分離出來的交流信號非常微弱，為了消除直流分量和高頻干擾，電路中采用帶通濾波器處理紅光和紅外信號。帶通濾波器由高通和低通兩部分組成，其中高通部分采用RC濾波網(wǎng)絡(luò)來濾除直流分量，其截至頻率設(shè)置為0.23Hz。低通部分采用二階低通濾波電路，其截至頻率為0.48Hz。
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如何降低MCU的功耗 低功耗是MCU的一項非常重要的指標，比如某些可穿戴的設(shè)備，其攜帶的電量有限，如果整個電路消耗的電量特別大的話，就會經(jīng)常出現(xiàn)電量不足的情況，影響用戶體驗。 平時我們在做產(chǎn)品的時候，基本的功能實現(xiàn)很簡單，但只要涉及低功耗的問題就比較棘手了，比如某些可以低到微安級的MCU，而自己設(shè)計的低功耗怎么測都是毫安級的，電流竟然能夠高出標準幾百到上千倍，遇到這種情況千萬不要怕，只要認真你就贏了。 下邊咱們仔細分析一下這其中的原因。 1、掐斷外設(shè)命脈——關(guān)閉外設(shè)時鐘 先說最直觀的，也是工程師都比較注意的方面，就是關(guān)閉MCU的外設(shè)時鐘，對于現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的大多數(shù)的MCU，其外設(shè)模塊都對應(yīng)著一個時鐘開關(guān)。只需要打開這個外設(shè)的時鐘，就可以正常的使用這個外設(shè)了，當然，此外設(shè)也就會產(chǎn)生相應(yīng)的功耗;反之，如果想要讓這個外設(shè)不產(chǎn)生功耗，只需關(guān)閉它的時鐘即可。 2、讓工作節(jié)奏慢下來——時鐘不要倍頻 除了外設(shè)模塊功率消耗之外，還有一個功耗大戶需要注意一下，這就是PLL和FLL模塊。PLL和FLL主要是用來對原始的時鐘信號進行倍頻操作，從而提高系統(tǒng)的整體時鐘，相應(yīng)的，其功耗也會被提上去。所以在進入低功耗之前，需要切換是種模式，旁路掉PLL和FLL模塊，從而盡可能的降低MCU的功耗，等到mcu喚醒之后再把時鐘切換回去。
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一系列國密算法中每個算法都有其獨特的用途，有些用于大量數(shù)據(jù)的加解密，有些用于身份的認證，有些用于防止數(shù)據(jù)被篡改。這些算法的安全性經(jīng)過大量的論證，并基于現(xiàn)代密碼學的原理，逐步公開算法的具體實現(xiàn)，任何單位和個人都可以使用國密算法來保護自己的信息安全，其中應(yīng)用多廣的是SM2、SM3、SM4算法。 SM2算法是一種基于橢圓曲線的非對稱密碼算法，即使用私鑰加密后的密文只能用對應(yīng)公鑰進行解密，反之使用公鑰加密的密文也只能用對應(yīng)的私鑰進行解密。通過對私鑰進行橢圓曲線運算可以生成公鑰，而由于橢圓曲線的特點，知道公鑰卻很難反推出私鑰，這就決定了SM2算法的安全性。SM2算法常見的應(yīng)用是進行身份認證，也就是我們熟知的數(shù)字簽名與驗簽，通過私鑰的私密性來實現(xiàn)身份的性和合法性。
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在使 MCU 能夠達到電流預(yù)算的所有功能中，斷電模式重要。低功耗 MCU具有可提供不同級別功能的斷電模式。例如，TI 超低功耗 MCU MSP430 系列產(chǎn)品可以提供 5 種斷電模式。低功耗模式 0 （LPM0） 會關(guān)閉 CPU，但是保持其他功能正常運轉(zhuǎn)。LPM1 與 LPM2 模式在禁用功能列表中增加了各種時鐘功能。LPM3 是常用的低功耗模式，只保持低頻率時鐘振蕩器以及采用該時鐘的外設(shè)運行。LPM3 通常稱為實時時鐘模式，因為它允許定時器采用低功耗 32768Hz 時鐘源運行，電流消耗低于 1uA，同時還可定期激活系統(tǒng)。LPM4 完全關(guān)閉器件上的包括 RAM 存儲在內(nèi)的所有功能，電流消耗僅 100 毫微安。 時鐘系統(tǒng)是MCU功耗的關(guān)鍵。應(yīng)用可以每秒多次或幾百次進入與退出各種低功耗模式。進入或退出低功耗模式以及快速處理數(shù)據(jù)的功能極為重要，因為 CPU會在等待時鐘穩(wěn)定下來期間浪費電流。大多低功耗 mcu 都具有“即時啟動”時鐘，其可以在不到 10～20us 時間內(nèi)為 CPU 準備就緒。但是，重要的是要明白哪些時鐘是即時啟動、哪些非即時啟動的。某些 MCU 具有雙級時鐘激活功能，該功能在高頻時鐘穩(wěn)定化過程中提供一個低頻時鐘（通常為32768Hz），其可以達到 1 毫秒。CPU 在大約 15us 時間內(nèi)正常運行，但是運行頻率較低，效率也較低。如果 CPU 只需要執(zhí)行數(shù)量較少的指令的話，如：25 條，其需要 763us。CPU 低頻比高頻時消耗更少的電流，但是并不足于彌補處理時間的差異。相比而言，某些 MCU 在 6 微秒時間內(nèi)就可以為 CPU 提供高速時鐘，處理相同的 25 條指令僅需要大約 9us（6us 激活＋25 條指令′0.125us指令速率），而且可以實現(xiàn)即時啟動的高速串行通信。