Control del temporizador de activación y suspensión con señales mixtas

La forma más sencilla de conservar energía en un sistema es apagar todos los periféricos. Al apagar núcleos de procesador o circuitos lógicos, se reduce la corriente base o corriente en reposo a cero fuera del controlador de potencia del sistema. Este tipo de conservación de energía puede realizarse automáticamente con un conjunto de GPIO, que puede implementarse en una aplicación embebida.

Aunque esto pueda parecer una función muy simple de implementar, la circuitería resultante y el efecto sobre la base de código del dispositivo pueden no ser tan simples. Con mayor frecuencia, confiamos en la funcionalidad de activación y suspensión en dispositivos específicos que se sabe que son grandes consumidores de energía, como un microcontrolador grande o un FPGA. En particular, en los microcontroladores, estas funciones se han vuelto más comunes y ciertamente son útiles para apagar un sistema embebido.

Sin embargo, en un conjunto de ASIC, rara vez se incorpora una función de activación-suspensión en un dispositivo, y a menudo hay otros periféricos que no podrían apagarse aunque esta función estuviera integrada en sus ASIC. En ese punto, ya se está agregando un microcontrolador complejo, temporizador y reinicio para controlar el sistema. En su lugar, observe este ejemplo de aplicación para GreenPAK, que permite implementar la funcionalidad de temporizador de activación-suspensión y activarla en función de cualquier conjunto de condiciones lógicas.

Cómo funciona un temporizador de activación-suspensión

Los temporizadores de activación-suspensión, ya sea implementados como parte de un circuito integrado o diseñados a medida en una PCB, realizan dos funciones básicas:

• Capturar una señal que activa la función de encendido
• Ejecutar un temporizador y una secuencia de apagado después de que se supere un límite de tiempo

Esto parece bastante simple hasta que se cuenta la lista de circuitos necesarios: el secuenciador de apagado de energía, un secuenciador de arranque de energía, temporizadores de retardo, ya sea una etapa frontal digital o analógica para detectar la señal de activación, y periféricos que permitan el apagado mediante la conmutación por una señal lógica. Esto se resume en el diagrama de bloques a continuación.

El diagrama de bloques básico para un temporizador de activación-suspensión incluye una etapa de detección frontal que captura la señal de activación, un bloque de temporizador que realiza la cuenta regresiva del período activo, un secuenciador que controla el orden de encendido y apagado de los periféricos, y controladores de salida que afirman líneas de habilitación o reinicio en los dispositivos posteriores. La etapa frontal alimenta al temporizador, que al expirar activa el secuenciador de apagado; al recibir un nuevo evento de activación, el secuenciador de arranque vuelve a habilitar los periféricos en el orden correcto.

En el dominio puramente digital, la señal de activación es efectivamente un solo bit (o conjunto de bits) en el nivel lógico requerido, que afirma la(s) entrada(s) del circuito lógico frontal del circuito de activación-suspensión. Para una señal de activación analógica, se necesita alguna etapa frontal diseñada específicamente para la señal en cuestión, que esencialmente tome alguna medición de la señal (amplitud, fase, frecuencia, etc.) para determinar si se ha cumplido la condición de activación.

Las señales de activación pueden ser suministradas por prácticamente cualquier tipo de fuente, siempre que la etapa frontal en el temporizador de activación-suspensión esté diseñada para admitirla. Esto abre la posibilidad de interfaces de señal mixta, donde se utilizan entradas digitales y analógicas para activar las condiciones de activación en el temporizador de activación-suspensión.

¿Se pueden usar señales mixtas en temporizadores de activación-suspensión?

La respuesta a esta pregunta es sí en general, pero agrega complejidad a un circuito temporizador de activación-suspensión estándar. Un temporizador de activación-suspensión normalmente opera con una sola entrada digital, o una sola entrada analógica que ha superado un umbral según se detecta con un comparador. Por ejemplo, esto podría ser una salida indicadora de un dispositivo táctil o un botón, o podría ser la salida de un sensor que supera cierto nivel de voltaje. En general, múltiples señales podrían combinarse en una sola interfaz frontal como parte de la condición de activación para este circuito.

Sin embargo, esto requiere un bloque adicional de procesamiento lógico en la etapa frontal del temporizador de activación-suspensión. La solución más simple se implementa con compuertas lógicas, y cualquier señal de entrada analógica podría digitalizarse con un comparador. Se podría considerar usar un microcontrolador para esta tarea, pero eso anula el propósito de un temporizador de activación-suspensión, que generalmente es apagar periféricos y procesadores digitales.

Procesamiento de señal mixta para señales de activación-suspensión

El CI programable de señal mixta GreenPAK de Renesas es muy adecuado para implementar un temporizador de activación-suspensión porque integra comparadores analógicos, compuertas lógicas, contadores, bloques de retardo y E/S configurables dentro de un solo dispositivo. Una interfaz de señal mixta totalmente personalizada puede servir como etapa frontal para el temporizador de activación-suspensión, aceptando simultáneamente entradas digitales y analógicas.

Por ejemplo, un comparador analógico dentro de GreenPAK puede supervisar el voltaje de un sensor mientras una entrada digital independiente observa un evento de nivel lógico proveniente de un periférico; estas señales alimentan una lógica configurable que evalúa la condición combinada de activación. Una vez que se cumplen los criterios de activación, los bloques internos de contador y retardo gestionan la secuenciación de encendido y apagado de rieles externos o líneas de reinicio.

Las herramientas de desarrollo Go Configure brindan a los diseñadores la capacidad de desarrollar temporizadores de activación-suspensión totalmente personalizados que pueden implementar señales mixtas e incluso una interfaz serie como parte de la funcionalidad de activación. Estos procesadores programables de señal mixta permiten sistemas más pequeños y eficientes.

Para obtener más información, consulte los componentes GreenPAK y los ejemplos de referencia.

• Obtenga más información sobre los componentes GreenPAK
• Vea las soluciones de temporizador de activación-suspensión de GreenPAK

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