一, puhkerežiimi tehniline põhimõte: -süvaanalüüs alates vooluringist kuni energiatarbimiseni
LCD unerežiimi tuum on minimeerida mooduli energiatarbimist, katkestades mittevajalikud toiteliinid, vähendades kella sagedust ja peatades andmete värskendamise. Selle tehniline rakendamine hõlmab kolme peamist aspekti:
1. Jõurööpa juhtimine
Tüüpiline LCD-moodul sisaldab nelja tüüpi toiteallikaid:
AVDD: Analoogtoiteallikas (tavaliselt 3,3 V), varustab pikslidraiveri ahelaid
VGH/VGL: värava juhitav kõrgepinge (± 10V 20V), mis kontrollib vedelkristalli molekulide ümberpööramist
IOVDD: digitaalse liidese toiteallikas (1,8 V ~ 3,3 V), mis annab toite IC-loogikaahelate juhtimiseks
BL_VDD: Taustvalgustuse toiteallikas (5V ~ 24V), LED- või CCFL-taustvalgustus
Puhkerežiimi rakendamine: MOS-i lülitimaatriksi kasutamisel katkestatakse unerežiimis AVDD, VGH/VGL ja BL_VDD, jättes draiveri IC-registri oleku säilitamiseks ainult IOVDD. Näiteks kui teatud TFT-LCD-moodul on puhkerežiimis, väheneb AVDD vool 60 mA-lt 0,1 μA-ni ja taustvalgustuse energiatarve väheneb 80 mW-lt 0-ni.
2. Kellasüsteemi juhtimine
Kaasaegsetel LCD-draiveri IC-del (nagu ILI9341, ST7789) on sisseehitatud-PLL-kellageneraatorid, mille taktsagedused ületavad töörežiimis 10 MHz. Une optimeerimine:
Enne puhkerežiimi sisenemist vähendage registri konfiguratsiooni kaudu kella sagedust madalaimale tasemele (nt 32 kHz).
Lülitage PLL-ahel täielikult välja ja kasutage põhilise ajastuse säilitamiseks välist madala sagedusega{0}}kristallostsillaatorit (nt 32,768 kHz).
Juhtumiuuring näitas, et pärast taktsageduse vähendamist 10 MHz-lt 32 kHz-le vähenes draiveri IC-i dünaamiline energiatarve 85%.
3. Andmete värskendamise mehhanism
Töörežiimis peab LCD-ekraani virvenduse vältimiseks värskendama 60 korda sekundis. Une optimeerimine:
Peatage kaadri sünkroonimissignaali (VSYNC) väljund
Rea-/veeruajami signaalide külmutamine (HSYNC/PCLK)
Hoidke valvekoera taimerit ainult äratussignaali{0}}jälgimiseks
Teatud tööstuslik HMI seade on selle lahenduse abil vähendanud ekraani värskendamise energiatarbimist 45 mW-lt 0,3 mW-le
2. Riistvara disain: vähese energiatarbega unearhitektuuri loomine
1. Toitehaldusahela projekteerimine
Põhikomponentide valik:
Koormuslüliti: valige ülimadala lekkega{0}}mudel (nt TPS22919, lekkevool 0,5 nA)
LDO regulaator: valige madala staatilise vooluga mudel (nt TPS7A4700, staatiline vool 1,2 μA)
DC-DC-muundur: kasutab PFM-režiimi (nt TPS62175, kerge koormuse efektiivsus 85%)
2. Äratussignaali tuvastamise ahel
Disaini punktid:
Reaalajas kella (RTC) äratus{0}}: integreeritud RTC-kiip (nt DS3231) äratab MCU ajastatud katkestuste kaudu
Klahvi äratus-: väikese võimsusega komparaatorit (nt TLV3011) kasutatakse võtmetoimingute tuvastamiseks, vältides MCU pidevat diskreetimist
Side äratus-: käivitage äratus-UART/I2C katkestusviigu kaudu, nt äratus-ekraan pärast konkreetse andmeraami vastuvõtmist
Nutikas käevõru ümbris:
Liigutuste tuvastamine kiirendusmõõturi (LIS3DH) abil
Kui tuvastatakse randme tõstmine, äratage MCU INT-tihvti kaudu
Äratusviivitust kontrollitakse 50 ms jooksul, kasutaja teadmata
3. Elektrostaatiline kaitse ja sisselülitamise ajastus
Erinõuded puhkerežiimile:
Väljalülitus{0}}perioodil on vaja säilitada ESD-kaitsedioodi normaalne töö
Kujundage sisselülitamise ajastuse juhtimisahel tagamaks, et VGH/VGL lülitatakse sisse rohkem kui 5 ms hiljem kui AVDD
Teatud auto armatuurlaud vähendas ebanormaalset võimsust 3%-lt 0,1%-le, lisades RC viivitusahela
3, Tarkvara optimeerimine: intelligentse unestrateegia rakendamine
1. Une käivitamise tingimuste kujundamine
Tüüpiline stsenaarium:
Ajastatud unerežiim: näiteks nutikas veearvesti värskendab andmeid iga 30 sekundi järel ja magab ülejäänud aja
Kasutaja passiivsus: kaasaskantav meditsiiniseade lülitub puhkerežiimi pärast 1 minuti möödumist, kui nuppu ei vajutata
Madal aku künnis: sunnib sügavat unerežiimi, kui aku pinge langeb alla 3,6 V
2. Puhkerežiimi seadistamise protsess
Standardsed sammud:
Salvestage praegune kuva olek Flashi
Taustvalgustuse väljalülitamine (BL_VDD=0)
Andmete värskendamise peatamine (HSYNC/VSYNC külmutamine)
Vähendage taktsagedust (PLL_FREQ=32 kHz)
Katkesta AVDD/VGH/VGL toiteallikas
MCU siseneb vähese energiatarbega{0}}režiimi (nt STM32 stopprežiim)
3. Äratusjärgse-töötluse mehhanism
Peamised toimingud:
Kuva parameetrite (kontrastsus, värvirežiim jne) lähtestamine
Viimati kuvatud sisu taastamine (loe Flashist või RAM-ist)
Süsteemi kella sünkroonimine (vältige aja triivi)
Logistikaterminali korpus: äratus-ümberjoonistamise aja tihendamine 200 ms-lt 30 ms-le, salvestades kuvapuhvri
4, tüüpiline rakendusjuhtumi analüüs
Juhtum 1: akutoitel elektromagnetiline voolumõõtur
Nõue: 6-aastane aku tööiga (liitiumaku 3,6 V / 19 Ah)
Lahendus:
Valige ultra-madala võimsusega TFT-LCD (töövool 15 mA, puhkevool 0,5 μA)
Kujundage kahekordne toitesüsteem: peamine toiteallikas laeb superkondensaatorit, superkondensaator aga säilitab RTC puhkerežiimis
Rakendusstrateegia:
Ärka üles iga 10 sekundi järel, uuenda liiklusandmeid ja kuva 2 sekundit
Muul ajal sisenege sügavasse unerežiimi ja lülitage välja kõik ebaolulised toiteallikad
Mõju: kogu masina keskmine energiatarve on vähenenud 85 mW-lt 0,8 mW-le ja aku eluiga on jõudnud 7,2 aastani
Juhtum 2: kaasaskantav ultraheli diagnostikaseade
Nõue: pidev töö 8 tundi (liitium-ioonaku 7,4 V / 4400 mAh)
Lahendus:
Võetakse kasutusele peegeldav LCD (taustvalgustust pole vaja, energiatarve väheneb 80%)
Rakendage dünaamiline puhkerežiim:
Äratuskuva, kui sond puutub kokku inimkehaga
5 sekundit pärast sondi lahkumist lülitub see puhkerežiimi
Hoidke sidemoodul unerežiimis aktiivsena (saa vastu kaugkäsklusi)
Mõju: kuvamooduli energiatarbimist on vähendatud 220 mW-lt 15 mW-le ja aku üldine tööiga on kolm korda suurenenud
5, täiustatud optimeerimistehnikad
1. Osalise ala äratus-tehnoloogia
Jagage ekraan mitmeks piirkonnaks ja äratage ainult värskendusvajadusega alad
Teatud e{0}}raamatulugeja vähendas selle lahenduse abil värskendusvõimsuse tarbimist 12 mW-lt 3 mW-le
2. Adaptiivne une algoritm
Kasutusharjumustel põhinev õppimine: loendage kasutaja vaatamissagedust ja reguleerige dünaamiliselt unelävi
Pärast keskse juhtekraani kasutuselevõttu nutikas kodus on päevane keskmine äratus{0}}vähenenud 65%
3. Madala võimsusega kuva vahemälu
SRAM-i integreerimine kuva vahemäluna MCU-s
Säilitage vahemällu salvestatud sisu une ajal ja väljastage kohe pärast ärkamist
Teatud tööstuslik HMI-seade on selle lahenduse abil vähendanud{0}}äratusaega 120 ms-lt 15 ms-le
