一, الجوهر التقني لوضع السكون: جوهر إدارة الطاقة الديناميكية
يحقق وضع السكون في شاشة رمز المقطع بشكل أساسي انخفاضًا تدريجيًا في استهلاك الطاقة عن طريق إيقاف تشغيل وحدات الدائرة غير الأساسية. يحتاج تنفيذها الفني إلى تلبية شرطين أساسيين:
التحكم في شكل موجة المحرك: تحتاج شاشات كود المقطع المدفوعة بجهد التيار المتردد إلى ضبط علاقة الطور لإشارات COM/SEG في وضع السكون ديناميكيًا. على سبيل المثال، يمكن لـ National Technology N32L43x تقليل دورة التشغيل لجهد تشغيل شاشة LCD من 50% إلى 20% في وضع السكون من خلال -وظيفة عكس طور موجة القيادة المضمنة، مما يقلل استهلاك الطاقة الثابتة من 5 μA إلى 0.8 μA.
عرض الاحتفاظ بالمحتوى: يجب تخزين بيانات العرض الحالية في مخزن مؤقت للإطار أو ذاكرة الوصول العشوائي للعرض. تدمج وحدة التحكم LCD في GD32L233 32 × 8 شرائح من ذاكرة الوصول العشوائي للشاشة، والتي يمكنها الحفاظ على محتوى العرض في وضع السكون دون الحاجة إلى إعادة تهيئة بيانات العرض بعد الاستيقاظ.
من منظور تقني، ينتمي وضع السكون إلى فئة "إدارة الطاقة الديناميكية" (DPM) في بنيات الطاقة المنخفضة-. بأخذ نواة ARM Cortex-M كمثال، يحقق وضع السكون الخاص بها توازنًا بين استهلاك الطاقة وسرعة الاستجابة عن طريق إيقاف تشغيل ساعة وحدة المعالجة المركزية، والحفاظ على SRAM وحالات التسجيل، واستخدام تقنية بوابة الساعة الطرفية. بالنسبة لدائرة تشغيل شاشة رمز المقطع، يجب توسيع هذه الإدارة لتشمل وحدة تشغيل LCD عن طريق تكوين بت SLP في سجل LCD_CR لوضع برنامج التشغيل في حالة طاقة منخفضة-.
2، مسار تنفيذ وضع السكون: التصميم التعاوني لبرامج الأجهزة
1. دعم طبقة الأجهزة: التكامل العميق لشرائح التشغيل المخصصة ووحدات MCU
يعتمد وضع السكون لشاشات رموز القطاعات الصناعية الحديثة بشكل كبير على التعاون بين شرائح التشغيل المخصصة ووحدات MCU
تحسين مستوى رقاقة برنامج التشغيل: على سبيل المثال، يحتوي HT1621 وشرائح برنامج التشغيل الأخرى على-دوائر مضخة شحن يمكنها إيقاف تشغيل مضخة الشحن تلقائيًا في وضع السكون، مما يقلل تيار مصدر الطاقة من 200 μA إلى 2 μA. وفي الوقت نفسه، يمكن تكوين مولد توقيت المسح الداخلي الخاص به على أنه "وضع فحص السكون" لتحديث محتوى العرض بتردد 1 هرتز، مما يقلل استهلاك الطاقة بنسبة 80%.
التكامل المحيطي لـ MCU: تدعم وحدة التحكم LCD الخاصة بـ GD32L233 وضع STOP2، حيث يستمر برنامج تشغيل LCD في العمل أثناء إيقاف تشغيل وحدة المعالجة المركزية (CPU) وPLL والوحدات الأخرى، مما يقلل استهلاك طاقة النظام من 3 مللي أمبير في الوضع العادي إلى 2 ميكرو أمبير. والمفتاح هو التبديل ديناميكيًا بين مصدر الساعة ووضع القيادة عن طريق تكوين بتات LCDEN وLCDCLK في سجل LCD_CFG.
2. التحكم في طبقة البرنامج: تنشيط المقاطعة-وصيانة الحالة
يحتاج تنفيذ البرنامج لوضع السكون إلى معالجة مشكلتين أساسيتين:
الدخول إلى وضع الطاقة المنخفضة-: من خلال تكوين سجل إدارة الطاقة لوحدة MCU (مثل PWR_CR لـ STM32) ودمجه مع تعليمات SLEEP، يدخل النظام إلى وضع السكون. على سبيل المثال، في ATmega8، من الضروري تعيين بت SE لسجل MCUCR على 1 وتكوين بتات SM2-SM0 لتحديد نوع وضع السكون (مثل وضع توفير الطاقة).
تصميم آلية التنشيط: تشتمل مصادر التنشيط النموذجية- على مؤقتات RTC، والمقاطعات الخارجية (مثل مشغلات المفاتيح)، واكتشاف نشاط الناقل، وما إلى ذلك. وبأخذ معدات Siemens SCALANCE W كمثال، يتحكم وضع السكون الخاص بها في إمداد الطاقة للأجهزة المتلقية للمعلومات من خلال جهات اتصال DI/DO، أثناء استخدام جهة اتصال D-OUT الخاصة بالعميل لتحقيق تنبيه الأجهزة-. يمكن التحكم في وقت الاستيقاظ-خلال 100 ميكروثانية.
3، حالات تطبيق الصناعة: القفزة من النظرية إلى الممارسة
1. العداد الذكي: يحقق وضع السكون عمر بطارية يصل إلى 10 سنوات
في أجهزة القياس الذكية-أحادية الطور، تحتاج شاشة رمز المقطع إلى عرض معلومات بشكل مستمر مثل مستوى البطارية والوقت. في المخطط الذي يستخدم GD32L233، يستيقظ النظام كل دقيقة من خلال مؤقت RTC، ويقوم بتحديث بيانات العرض، ويدخل في وضع STOP2. تظهر بيانات الاختبار الفعلية أن استهلاك الطاقة يبلغ 3 مللي أمبير في وضع العرض العادي، بينما ينخفض إلى 2 ميكرو أمبير في وضع السكون. إلى جانب بطارية ليثيوم بسعة 4000 مللي أمبير في الساعة، يمكن أن يصل عمر البطارية النظري إلى 10 سنوات. وتشمل النقاط الفنية الرئيسية ما يلي:
التحديث الديناميكي لمحتوى العرض: قم فقط بتحديث البيانات التي تتغير أثناء -فترة التنشيط (مثل قيم مستوى البطارية)، واحتفظ بالمحتوى الثابت (مثل رموز الوحدات) دون تغيير، وقلل عدد برامج تشغيل العرض.
تحسين مصدر الساعة: يتم استخدام LSI (ساعة داخلية منخفضة السرعة-) كمصدر للساعة في وضع السكون، بتردد 32 كيلو هرتز وتقليل استهلاك الطاقة بنسبة 90% مقارنةً بـ HSI (ساعة داخلية عالية السرعة-).
2. معدات HMI الصناعية: التعاون بين وضع السكون والتنشيط باللمس-.
في أجهزة واجهة الآلة البشرية (HMI) الصناعية، غالبًا ما يتم استخدام شاشات رموز المقاطع جنبًا إلى جنب مع أزرار اللمس السعوية. في حل National Technology N32L43x، يحقق النظام تنبيه اللمس-من خلال تكوين سجل TOUCHCTRL: عند اكتشاف زر، يقوم الجهاز تلقائيًا بتنشيط MCU واستعادة برنامج تشغيل العرض من خلال وظيفة LCD_Makeup. بموجب هذا المخطط، يبلغ استهلاك الطاقة في وضع السكون 1.2 μA، ويكون وقت استجابة التنبيه أقل من 50 مللي ثانية، مما يلبي متطلبات الوقت الفعلي-للمواقع الصناعية.
3. الأجهزة الطبية المحمولة: دمج وضع السكون والاتصال منخفض الطاقة-.
في أجهزة قياس السكر في الدم المحمولة، تحتاج شاشة رمز المقطع إلى العمل جنبًا إلى جنب مع وحدة Bluetooth منخفضة الطاقة (BLE). في حل Nordic nRF52832، يرتبط النظام بوضع السكون لشاشة LCD عن طريق تكوين وضع السكون لـ BLE: عندما يدخل BLE في وضع السكون العميق، تدخل شاشة LCD بشكل متزامن في وضع السكون، مما يقلل استهلاك الطاقة من 8 مللي أمبير في الوضع العادي إلى 3 ميكرو أمبير. عند الاستيقاظ، تقوم وحدة BLE بتشغيل تنبيه LCD -من خلال دبوس GPIO، مع وقت تنبيه تم قياسه- يبلغ 80 μ A. مما يضمن الاتصال السلس بين نقل البيانات وتحديثات العرض.
