低功耗嵌入式係統未來的挑戰
發布時間:2021-01-11 責任編輯:wenwei
【導讀】rujin,digonghaoqianrushixitongdechuangxinyudianchichuangxinzhijiexiangguan,congerchuangzaolexuduoyoujiazhidexitongheyingyong。tupoxingdedigonghaowulianwang,kechuandaihebianyuanshebeidechuxianchengzhishujizengchang,bingdailailexindexitongheIC設計挑戰,其中每納瓦的功耗或每微焦耳的能量都來自電池本身。
鋰離子電池創建了各種類型的係統,從功率不足1瓦wa的de低di功gong率lv係xi統tong到dao電dian壓ya高gao的de高gao功gong率lv係xi統tong。這zhe些xie係xi統tong是shi為wei從cong消xiao費fei者zhe到dao醫yi療liao保bao健jian的de不bu同tong細xi分fen市shi場chang創chuang建jian的de。通tong過guo提ti供gong不bu同tong形xing狀zhuang和he不bu同tong尺chi寸cun的de化hua學xue組zu合he(例如鈷酸鋰和磷酸亞鐵鋰),鋰創新不斷改進,以適應多種應用。新電池管理解決方案的出現將使AI可以在超低功耗設備中實現。
低功耗嵌入式係統
每個需要電池充電的低功耗係統都使用USB C充電端口。所有這些都需要電量計設備來確定充電狀態並同時保護電池。這些類型的係統需要傳感器來(lai)檢(jian)測(ce)外(wai)界(jie)的(de)信(xin)息(xi),通(tong)常(chang)是(shi)通(tong)過(guo)處(chu)理(li)信(xin)息(xi)的(de)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)。然(ran)後(hou),某(mou)種(zhong)用(yong)戶(hu)界(jie)麵(mian)和(he)通(tong)信(xin)收(shou)發(fa)器(qi)均(jun)由(you)向(xiang)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)模(mo)塊(kuai)供(gong)電(dian)的(de)電(dian)源(yuan)部(bu)分(fen)管(guan)理(li)。
設計人員必須保證良好的充電保存期限,快速充電和電池操作自主權。現在,這些低功耗設備越來越小。” Ambatipudi說。
這些新一代的低功耗係統中有些與皮膚緊密接觸。例如,它們可以戴在耳朵內,並且不會太熱。“如果聽筒或可穿戴設備變得非常熱,那將是不好的體驗;必須特別注意熱性能。噪聲和信號的完整性以及通信質量也是要考慮的重要方麵。” Ambatipudi說。
設計人員還必須努力避免在首次使用時排出有問題的產品。換句話說,正如Ambatipudi指出的那樣,他們必須致力於所謂的“客戶滿意度”。製zhi造zao商shang必bi須xu在zai首shou次ci使shi用yong時shi通tong過guo提ti供gong充chong足zu電dian的de設she備bei來lai滿man足zu客ke戶hu的de需xu求qiu,這zhe要yao求qiu電dian池chi壽shou命ming很hen長chang,避bi免mian不bu必bi要yao的de電dian流liu損sun耗hao。電dian流liu是shi延yan長chang電dian池chi壽shou命ming的de關guan鍵jian因yin素su。靜jing態tai電dian流liu微wei安an量liang級ji的de值zhi可ke提ti供gong超chao過guo50個月的壽命。
鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)正(zheng)在(zai)增(zeng)加(jia),不(bu)像(xiang)摩(mo)爾(er)的(de)拋(pao)物(wu)線(xian)定(ding)律(lv)那(na)麼(me)快(kuai),而(er)是(shi)呈(cheng)指(zhi)數(shu)增(zeng)長(chang)。密(mi)度(du)的(de)增(zeng)加(jia)還(hai)帶(dai)來(lai)許(xu)多(duo)其(qi)他(ta)後(hou)果(guo),特(te)別(bie)是(shi)在(zai)安(an)全(quan)方(fang)麵(mian)。電(dian)池(chi)隔(ge)板(ban)越(yue)來(lai)越(yue)薄(bo),某(mou)些(xie)電(dian)池(chi)的(de)安(an)全(quan)性(xing)變(bian)得(de)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。由(you)於(yu)苛(ke)刻(ke)的(de)操(cao)作(zuo)條(tiao)件(jian),實(shi)際(ji)上(shang)會(hui)隨(sui)時(shi)間(jian)發(fa)展(zhan)小(xiao)型(xing)內(nei)部(bu)檢(jian)測(ce),而(er)潛(qian)在(zai)的(de)製(zhi)造(zao)缺(que)陷(xian)會(hui)加(jia)劇(ju)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang),從(cong)而(er)引(yin)起(qi)熱(re)泄(xie)漏(lou)條(tiao)件(jian)。因(yin)此(ci),燃(ran)油(you)表(biao)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)(圖1)。
womendouxiwanggengkuaidiweidengjuchongdian。danshi,jintongguozengjiachongdianqidegonglvshuipingshibukenengshixiankuaisuchongdiande,yinweitahaihuizengjiagengduodegonglvxiaohao,congershijishanghuijiareshebei。xiaolvduiyushixiankuaisuchongdianzhiguanzhongyao。
在電源管理中,DC-DCzaixiaolvfangmianqizhezhongyaozuoyong。shejirenyuanbixugenjuzixitongdewaixingchicun,zhaodaoyizhongweisuoyoubutongchuanganqigongdiandefangfa,tongshiyaojizhudianchishoumingduanhezaoshengmingandugao。zhexieyuansuzhongdemeiyigedoukongzhiyinpinfangdaqi,suoyouchuanganqiheLED顯xian示shi屏ping。它ta們men都dou需xu要yao電dian壓ya電dian流liu。但dan是shi空kong間jian有you限xian。電dian池chi壽shou命ming很hen重zhong要yao,同tong時shi低di噪zao音yin至zhi關guan重zhong要yao。因yin此ci,您nin需xu要yao開kai關guan穩wen壓ya器qi,但dan每mei個ge開kai關guan穩wen壓ya器qi隻zhi有you一yi個ge電dian感gan器qi。通tong過guo使shi用yongSIMO架構,可以用一個電感器產生多個輸出。通過提供多個輸出,SIMO方法與控製器的低待機電流一起,延長了可穿戴設計的電池壽命。調節器以最小的損耗提供能量。

圖1:一段時間內的能量密度

圖2:SIMO架構
電力人工智能
將AI推tui論lun帶dai到dao邊bian緣yuan意yi味wei著zhe從cong傳chuan感gan器qi,相xiang機ji和he麥mai克ke風feng收shou集ji數shu據ju,將jiang數shu據ju發fa送song到dao雲yun以yi執zhi行xing推tui論lun,然ran後hou將jiang答da案an發fa送song回hui邊bian緣yuan。這zhe種zhong架jia構gou可ke以yi工gong作zuo,但dan是shi由you於yu延yan遲chi時shi間jian和he能neng源yuan性xing能neng差cha,對dui於yu邊bian緣yuan應ying用yong程cheng序xu來lai說shuo非fei常chang具ju有you挑tiao戰zhan性xing。
低功耗微控製器提供了一種替代方法,可用於實現簡單的神經網絡。但是,挑戰在於等待時間,隻能在邊緣執行簡單的任務。MAX78000旨在填補這一空白。MAX78000是一種先進的係統級芯片設有一個FPU CPU -M4與超低功耗的深層神經網絡加速器高效的係統控製。CNN引擎具有442KB的存儲大小,可以支持1位,2位,4位和8位(最多支持350萬個權重的網絡)。該產品將最節能的AI處理器與Maxim經過驗證的超低功耗微控製器相結合。
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