一, Miega režīma tehniskais princips:-padziļināta analīze no ķēdes līdz enerģijas patēriņam
LCD miega režīma būtība ir samazināt moduļa enerģijas patēriņu, nogriežot nebūtiskās strāvas sliedes, samazinot pulksteņa frekvenci un apturot datu atsvaidzināšanu. Tās tehniskā īstenošana ietver trīs galvenos aspektus:
1. Jaudas sliežu vadība
Tipisks LCD modulis ietver četru veidu barošanas avotus:
AVDD: Analogais barošanas avots (parasti 3,3 V), kas nodrošina jaudu pikseļu draiveru shēmām
VGH/VGL: ar vārtiem darbināms augstspriegums (± 10V 20V), kas kontrolē šķidro kristālu molekulu apgriešanos
IOVDD: digitālā interfeisa barošanas avots (1,8 V ~ 3,3 V), kas nodrošina jaudu IC loģisko ķēžu vadīšanai
BL_VDD: Fona apgaismojuma barošanas avots (5V ~ 24V), LED vai CCFL fona apgaismojums
Miega režīma ieviešana: izmantojot MOS slēdža matricu, AVDD, VGH/VGL un BL_VDD tiek izslēgti miega laikā, atstājot tikai IOVDD, lai uzturētu draivera IC reģistra stāvokli. Piemēram, kad noteikts TFT-LCD modulis ir miega režīmā, AVDD strāva samazinās no 60 mA līdz 0,1 μA, un fona apgaismojuma enerģijas patēriņš samazinās no 80 mW līdz 0.
2. Pulksteņa sistēmas vadība
Mūsdienu LCD draiveru IC (piemēram, ILI9341, ST7789) ir iebūvēti -PLL pulksteņa ģeneratori, kuru pulksteņa frekvences darbības režīmā pārsniedz 10 MHz. Miega optimizācija:
Pirms ieslēgšanas miega režīmā samaziniet pulksteņa frekvenci līdz zemākajam līmenim (piemēram, 32 kHz), izmantojot reģistra konfigurāciju
Pilnībā izslēdziet PLL ķēdi un izmantojiet ārēju zemas-frekvences kristāla oscilatoru (piemēram, 32,768 kHz), lai uzturētu pamata laiku.
Gadījuma izpēte parādīja, ka pēc tam, kad pulksteņa frekvence tika samazināta no 10MHz līdz 32kHz, draivera IC dinamiskais enerģijas patēriņš samazinājās par 85%.
3. Datu atsvaidzināšanas mehānisms
Darba režīmā LCD ir jāatsvaidzina 60 reizes sekundē, lai izvairītos no mirgošanas. Miega optimizācija:
Apturēt kadru sinhronizācijas signāla (VSYNC) izvadi
Fiksēt rindu/kolonnu piedziņas signālus (HSYNC/PCLK)
Saglabājiet sargsuņa taimeri tikai, lai uzraudzītu modināšanas{0}}signālu
Izmantojot šo risinājumu, noteikta rūpnieciskā HMI ierīce ir samazinājusi displeja atsvaidzināšanas enerģijas patēriņu no 45mW līdz 0,3mW
2. Aparatūras dizains: mazjaudas miega arhitektūras izveide-
1. Jaudas vadības shēmas projektēšana
Galvenās sastāvdaļas izvēle:
Slodzes slēdzis: atlasiet īpaši-zemas noplūdes modeli (piemēram, TPS22919, noplūdes strāva 0,5 nA)
LDO regulators: izvēlieties zemas statiskās strāvas modeli (piemēram, TPS7A4700, statiskā strāva 1,2 μA)
DC-līdzstrāvas pārveidotājs: izmanto PFM režīmu (piemēram, TPS62175, nelielas slodzes efektivitāte 85%)
2. Modināšanas signāla noteikšanas ķēde
Dizaina punkti:
Reāllaika pulksteņa (RTC) pamošanās{0}}: integrētā RTC mikroshēma (piemēram, DS3231) pamodina MCU, izmantojot laika pārtraukumus.
Taustiņu modināšana{0}}: mazjaudas komparators (piemēram, TLV3011) tiek izmantots, lai noteiktu taustiņu darbības, izvairoties no nepārtrauktas MCU veiktās iztveršanas.
Komunikācijas pamodināšana-: aktivizēt modināšanu-, izmantojot UART/I2C pārtraukuma tapu, piemēram, modināšanas-displejs pēc konkrēta datu kadra saņemšanas
Gudrs rokassprādzes futrālis:
Žestu darbību noteikšana, izmantojot akselerometru (LIS3DH)
Kad tiek konstatēta plaukstas locītavas pacelšana, pamodiniet MCU caur INT tapu
Pamošanās aizkave tiek kontrolēta 50 ms laikā, lietotājs to nezina
3. Elektrostatiskā aizsardzība un ieslēgšanas laiks
Īpašas prasības miega režīmam:
Strāvas-izslēgšanas periodā ir nepieciešams uzturēt normālu ESD aizsardzības diodes darbību
Izstrādājiet ieslēgšanas laika vadības ķēdi, lai nodrošinātu, ka VGH/VGL tiek ieslēgta vairāk nekā 5 ms vēlāk nekā AVDD
Noteikts automašīnas instrumentu panelis samazināja neparasto jaudu no 3% līdz 0,1%, pievienojot RC aizkaves ķēdi
3, programmatūras optimizācija: viedās miega stratēģijas ieviešana
1. Miega sprūda apstākļu projektēšana
Tipisks scenārijs:
Ieslēgts laiks: piemēram, viedais ūdens skaitītājs atjaunina datus ik pēc 30 sekundēm un pārējā laikā guļ.
Lietotāja neaktivitāte: Pārnēsājamā medicīniskā ierīce pāriet miega režīmā pēc 1 minūtes bez pogas nospiešanas
Zems akumulatora slieksnis: piespiediet dziļu miegu, kad akumulatora spriegums nokrītas zem 3,6 V
2. Miega režīma konfigurēšanas process
Standarta darbības:
Saglabājiet pašreizējo displeja stāvokli programmā Flash
Izslēgt fona apgaismojumu (BL_VDD=0)
Apturēt datu atsvaidzināšanu (iesaldēt HSYNC/VSYNC)
Samazināt pulksteņa frekvenci (PLL_FREQ=32kHz)
Atvienojiet AVDD/VGH/VGL strāvas padevi
MCU pāriet zemas{0}}jaudas režīmā (piemēram, STM32 apturēšanas režīms)
3. Pamošanās pēc-apstrādes mehānisms
Galvenās darbības:
Atkārtoti inicializējiet displeja parametrus (kontrastu, krāsu režīmu utt.)
Atjaunot pēdējo parādīto saturu (lasīt no Flash vai RAM)
Sinhronizēt sistēmas pulksteni (izvairieties no laika novirzes)
Loģistikas termināļa korpuss: modināšanas{0}}pārzīmēšanas laika saspiešana no 200 ms uz 30 ms, iepriekš saglabājot displeja buferi
4, tipiska pielietojuma gadījuma analīze
1. gadījums: ar akumulatoru darbināms elektromagnētiskais caurplūdes mērītājs
Prasība: 6 gadu akumulatora darbības laiks (litija akumulators 3,6 V/19 Ah)
Risinājums:
Izvēlieties ultra-mazjaudas TFT-LCD (darba strāva 15mA, miega strāva 0,5 μA)
Izveidojiet dubultu barošanas sistēmu: galvenais barošanas avots uzlādē superkondensatoru, bet superkondensators uztur RTC miega režīmā
Īstenošanas stratēģija:
Pamodieties ik pēc 10 sekundēm, atjauniniet satiksmes datus un rādiet 2 sekundes
Citreiz ieslēdziet dziļa miega režīmu un izslēdziet visus nebūtiskos strāvas avotus
Sekas: visas iekārtas vidējais enerģijas patēriņš ir samazināts no 85mW līdz 0,8mW, un akumulatora darbības laiks ir sasniedzis 7,2 gadus.
2. gadījums: pārnēsājama ultraskaņas diagnostikas ierīce
Prasība: nepārtraukta darbība 8 stundas (litija -jonu akumulators 7,4 V/4400 mAh)
Risinājums:
Tiek izmantots atstarojošs LCD (nav nepieciešams fona apgaismojums, enerģijas patēriņš samazināts par 80%)
Ieviesiet dinamisko miega režīmu:
Pamodināšanas displejs, kad tiek atklāts zondes kontakts ar cilvēka ķermeni
5 sekundes pēc zondes aiziešanas tā pāriet miega režīmā
Miega laikā saglabājiet sakaru moduli aktīvu (saņemiet tālvadības komandas)
Efekts: displeja moduļa enerģijas patēriņš ir samazināts no 220 mW līdz 15 mW, un kopējais akumulatora darbības laiks ir trīs reizes palielināts
5, uzlabotas optimizācijas metodes
1. Daļējas zonas modināšanas-tehnoloģija
Sadaliet ekrānu vairākos apgabalos un pamodiniet tikai apgabalus, kuros ir nepieciešams atjaunināt
Izmantojot šo risinājumu, noteikts e-grāmatu lasītājs samazināja atsvaidzināšanas enerģijas patēriņu no 12 mW līdz 3 mW
2. Adaptīvā miega algoritms
Mācīšanās, pamatojoties uz lietošanas paradumiem: saskaitiet lietotāja skatīšanās biežumu un dinamiski pielāgojiet miega slieksni
Pēc centrālā vadības ekrāna ieviešanas viedajā mājā ikdienas vidējais pamošanās{0}}biežums ir samazināts par 65%
3. Mazjaudas displeja kešatmiņa
SRAM integrēšana kā displeja kešatmiņa MCU
Saglabājiet kešatmiņā saglabāto saturu miega laikā un izvadiet tūlīt pēc pamošanās
Izmantojot šo risinājumu, noteikta rūpnieciskā HMI ierīce ir samazinājusi pamošanās laiku-no 120 ms uz 15 ms
