[求推荐方案] 关于低温低功耗系统设计的疑问

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 14:13:23

手头有个项目，一个工作在哈尔滨户外（最冷-40℃）的微控制器采样装置，使用SPI采样并USART发送，电池供电。
按照电池容量、设计使用时间计算，整机平均功耗要求控制在 0.5mA 内，因而打算使用定时休眠方式。
初步选用ATMEGA88PA做控制器，主频几百kHz至几MHz均可，但是在晶振选择过程中遇到了困难：

1. 担心在及低温环境下，无源晶振不好起振（尤其是休眠时关闭后再开），准备选用有源晶振；
2. 有源晶振耗电好像很壮观（10mA），因而如果用此类有源晶振，也得考虑是否关断问题；

现在大致想法有如下几种，也都有些许疑问：

a. 在休眠模式下，使用VMOS关断有源晶振，并采用片外单稳态触发器在一段时间后唤醒晶振及MCU（是否可靠唤醒？）；
b. 选择超低功耗有源晶振，不再关断（这个看大家有没有比较好的型号？）；
c. 用无源晶振，关断功能均使用单片机休眠（这个是否真如担心的那样不起振？）；

不知各位是否有接触过这种低温、低功耗的休眠系统设计。
在下特来讨教一二，望各位大侠指点迷津，先行感谢各位了！

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搞个图，调节下气氛。。。。

sunshulin · 发表于 2013-12-12 15:20:22

哈尔滨能有零下40度么以前用C8051F 做过低温休眠唤醒用的是32768定时唤醒后用内部DCO 零下40度没做过 30几度还是可以的

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 15:35:13

sunshulin 发表于 2013-12-12 15:20
哈尔滨能有零下40度么以前用C8051F 做过低温休眠唤醒用的是32768定时唤醒后用内部DCO 零下40度没做过 3 ...

关键是担心晶振停掉后会没法再振.....
不过客户要求这种温度，也没办法

hhxb · 发表于 2013-12-12 15:52:08

ATMEGA88PA就不是低功耗单片机，想不通楼主在折腾什么

lcw_swust · 发表于 2013-12-12 16:36:53

本帖最后由 lcw_swust 于 2013-12-12 16:50 编辑

mega88的低功耗还是可以的，建议用“省电模式”，用内部RC振荡作为系统时钟，TIM2外接32.768K晶振定时唤醒。
从“平均功耗要求控制在 0.5mA 内”来看，AVR、STC、STM32单片机都有可能满足要求。

lcw_swust · 发表于 2013-12-12 16:40:10

hhxb 发表于 2013-12-12 15:52
ATMEGA88PA就不是低功耗单片机，想不通楼主在折腾什么

不知你所说的“低功耗”是什么标准。
建议你看看这个帖子：
用水果供电的AVR单片机——挑战MSP430的低功耗
http://www.amobbs.com/forum.php? ... =%E6%B0%B4%E6%9E%9C

sunshulin · 发表于 2013-12-12 16:56:47

t3486784401 发表于 2013-12-12 15:35
关键是担心晶振停掉后会没法再振.....
不过客户要求这种温度，也没办法

这个只能试试才知道晶振选低温的

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 17:15:16

hhxb 发表于 2013-12-12 15:52
ATMEGA88PA就不是低功耗单片机，想不通楼主在折腾什么

PA 系列本来就是 AVR 的 pico-power 系列，用它只是在够用的前提下兼顾手头的开发工具和熟练程度；

430的想过，其低功耗主要表现在退出休眠时极快的反应速度，而并非休眠功耗本身（都是CMOS静态，能差多少），
这在频繁进出休眠时的确有助降低功耗，但手头这个项目只是个周期性数据桥路（SPI到USART），所以还是以现成的工具为主了。

其实用晶振的话，估计不管什么方案都要考虑振荡器功耗和振荡器稳定性间关系

wil920 · 发表于 2013-12-12 17:16:47

好象Mega8L类功耗更低

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 17:16:58

lcw_swust 发表于 2013-12-12 16:36
mega88的低功耗还是可以的，建议用“省电模式”，用内部RC振荡作为系统时钟，TIM2外接32.768K晶振定时唤醒 ...

很想用内部RC，现在比较纠结的是哈尔滨是个冬夏温差可以达到70度的地方，内部RC的话波特率就不保了。

莫非大家都是在用 32k T2 晶振校准内部 RC 么？

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 17:17:35

sunshulin 发表于 2013-12-12 16:56
这个只能试试才知道晶振选低温的

是啊，必须试一试

lcw_swust · 发表于 2013-12-12 17:28:41

t3486784401 发表于 2013-12-12 17:16
很想用内部RC，现在比较纠结的是哈尔滨是个冬夏温差可以达到70度的地方，内部RC的话波特率就不保了。

莫 ...

的确，外接晶振可以用于校准内部RC，串口接收数据时也可以用于校准内部RC。

hhxb · 发表于 2013-12-12 18:28:58

t3486784401 发表于 2013-12-12 17:15
PA 系列本来就是 AVR 的 pico-power 系列，用它只是在够用的前提下兼顾手头的开发工具和熟练程度；

430 ...

我没有详细看AVR的手册，不知道PA是低功耗系列

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 18:59:46

lcw_swust 发表于 2013-12-12 17:28
的确，外接晶振可以用于校准内部RC，串口接收数据时也可以用于校准内部RC。 ...

恩，思路很不错，就是软件写起来比较挑战

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 19:01:50

wil920 发表于 2013-12-12 17:16
好象Mega8L类功耗更低

8 -> 8L -> 8A -> 8P -> 8PA

AVR的片子出现的时间顺序是这样的，带P的直接是pico-power，

功耗控制的很好，但目前没有用过，不知道是否牺牲了其他神马性能

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 19:03:00

hhxb 发表于 2013-12-12 18:28
我没有详细看AVR的手册，不知道PA是低功耗系列

都是头一次用，但我这边用 ATMEGA128 量产过设备主板，感觉稳定性很好，所以也就延续 AVR 的系列了

hhxb · 发表于 2013-12-12 19:08:08

t3486784401 发表于 2013-12-12 19:03
都是头一次用，但我这边用 ATMEGA128 量产过设备主板，感觉稳定性很好，所以也就延续 AVR 的系列了 ...

拿质量好的晶振试一下-40摄氏度；
很有可能你的担心是多余的

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 19:17:28

hhxb 发表于 2013-12-12 19:08
拿质量好的晶振试一下-40摄氏度；
很有可能你的担心是多余的

恩，之前量产M128系统板的时候，曾经碰到过晶振不给力的现象程序走走停停；

后来开启CKOPT熔丝后好多了，但这CKOPT是功耗的大敌啊...

hhxb · 发表于 2013-12-12 19:27:52

t3486784401 发表于 2013-12-12 19:17
恩，之前量产M128系统板的时候，曾经碰到过晶振不给力的现象程序走走停停；

后来开启CKOPT熔丝后好多了 ...

一切要拿数据说话，测过电流再下结论。
我觉得晶振肯定比有源晶振功耗低。

t3486784401 · 发表于 2013-12-12 19:47:08

hhxb 发表于 2013-12-12 19:27
一切要拿数据说话，测过电流再下结论。
我觉得晶振肯定比有源晶振功耗低。 ...

无源晶振的CKOPT模式，和有源晶振的功耗，的确可以对比一下，等改日有机会了测试之；

无源晶振非CKOPT模式下，的确有低功耗，但抗噪声能力不行，这也是当年量产M128时的问题。手册中这么写的：

[求推荐方案] 关于低温低功耗系统设计的疑问

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