隨鉆測井系統井下傳感囂的低功耗設計
停止模式:當CLKSEL寄存器中的PSTP=0時,CPU執行STOP指令,停止所有的時鐘和晶振,從而使芯片進入完全靜態模式。從這一模式喚醒CPU可以通過復位或外部中斷。
偽停止模式:當CLKSEL寄存器中的PSTP=1時,CPU執行STOP指令進入偽停止模式。在這種模式下實時時鐘中斷和看門狗模塊仍然在工作,其他的外設被關閉。這種模式消耗的電流比停止模式要大,但是縮短了喚醒CPU所需要的時間。
等待模式:CPU執行WAI指令后進入等待模式。在這種模式下,CPU不執行指令,內部的數據總線和地址總線都被關閉,所有的外設都處于激活的狀態。
2.4 外設低功耗管理
隨鉆測井系統傳感器主要包括CPU及外圍電路、電源、UART通信、RTC、電壓電流及溫度傳感器、Flash存儲、總線通信部分和總線接口部分。其中耗電較多的是Flash模塊、電壓、電流及溫度測量模塊、RTC及通信電路。有些模塊在一些時期是不需要工作的,因此可以動態電源管理,達到節約功耗的目的。
應用增強型P溝道MOS開關管VP0300L進行以上模塊的供電控制,在無需供電的情況下切斷模塊的供電,達到節能的效果。在關閉每個模塊的供電前先關閉該模塊與MCU相應的通信總線,避免損壞接口。
Flash模塊:在不讀寫存儲器時可以關閉存儲器的電源節約功耗。在讀寫的時候同時由MCU相應I/O口送出高電平,閉合開關。讀寫完成后可以斷開開關。Flash約1分鐘讀寫1次。SW_FL連接到Q128的I/O,當SW_FL置高時,SW_FL端電壓不小于VCC,開關管斷開,停止供電。當SW_FL置低時,SW_FL端電壓小于VCC,開關管導通。
溫度、電壓、電流、電量監測模塊:3個檢測模塊每1分鐘采集1次。3個模塊應用1個開關,在檢測時閉合開關,給3個傳感器供電,使其工作。采集結束,斷開開關,降低功耗。
時間管理模塊與1553通信模塊:當總線無信號時,MCU斷開2個模塊的電源,降低功耗。當總線有信號時,MCU先被喚醒,然后通過MOS開關閉合開關,給2個模塊供電。2個模塊共用1個開關。
2.5 系統低功耗控制流程
系統低功耗控制流程如圖2所示。本文引用地址:http://www.104case.com/article/188566.htm
結 語
MC9S12Q128以其卓越的性能和極低功耗的特點,使開發人員有很大的余地來設計出高性能的低功耗系統。實踐證明,使用MC9S12Q128為核心構成的隨鉆測井系統,其電池的使用壽命已經與進口系統相差不大。
進口隨鉆測井設備一般在井下工作時間為300小時。經現場測試,自主研發的基于MC9S12Q128的隨鉆測井設備可以在井下持續工作200多小時,完全可以滿足各種水平井對傳感器的功耗要求。可以預見,在不久的將來國產隨鉆系統的功耗將越來越低,達到國際水平。
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