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基于STM320VC5509A的有线通信系统低功耗设计

发表时间：2021/6/10 来源：《中国科技信息》2021年7月作者：张海超

[导读] 人们对设备的便携性、可移动的要求越来越高，但受到电池容量发展、产品体积及重量的限制,低压低功耗设计越来越受到人们的重视。更低的功耗在相同电量的供给下就意味着工作更长的时间。本

天津七一二移动通信有限公司张海超 300000

摘要：人们对设备的便携性、可移动的要求越来越高，但受到电池容量发展、产品体积及重量的限制,低压低功耗设计越来越受到人们的重视。更低的功耗在相同电量的供给下就意味着工作更长的时间。本文阐述一种通过总线挂载方式的有线通信系统的低功耗设计，通过使用低功耗芯片及间断工作的方式来降低功耗，从而降低该系统供电难度，提高可挂载节点设备数量。
关键词有线通信低功耗
Low power design of wired communication system based on STM320VC5509A
Zhang Haichao
（Tianjin 712 Mobile Communication Co., Ltd Tel：13820350335）
Absrtact: People have higher and higher requirements for portability and portability of devices. However, due to the development of battery capacity, product volume and weight, people pay more and more attention to low-voltage and low-power design. Lower power consumption means longer working time under the same power supply. This paper describes a low-power design of wired communication system by bus mounting. By using low-power chips and intermittent work, the power consumption can be reduced, so as to reduce the difficulty of power supply and increase the number of node devices that can be mounted.
Keywords: wired communication, low power consumption
        1.引言
        随着计算机技术和微电子技术的迅速发展，嵌入式系统应用领域越来越广泛。很多厂商很注重微控制器的低功耗问题。电路与系统的低功耗设计一直都是电子工程技术人员设计时需要考虑的重要因素。在一些特殊领域里，由于供电系统输出功率或供电距离受限，对设备功耗要求比较苛刻，既要保证设备功能能够实现，还要尽可能的降低设备使用的功耗，因此对设备芯片选型及系统架构有较高的要求。
        2.系统概述
        本通信系统是一种通过总线挂载多个节点方式实现通信的有线通信系统，每个节点通过总线上的公共电源线进行供电，由于总线上挂载的设备较多，加上总线长度较长，电源线设计不能不计成本的无限增粗，因此只能减少总线节点设备的数量或减小每个节点的功耗来保证系统正常工作。
        本系统中通信方式为在总线上发射调制音频信号，每个节点都拥有调制音频及解调音频的功能；音频调制及解调功能采用低功耗DSP，在没有通信任务时，DSP进入停止模式，由辅助低功耗单片机进行值守，检测总线信号及发射需求，当检测到需要调制音频或者检测到总线上存在有效信号时，通过触发DSP引脚，将DSP由停止模式唤醒转入正常运行模式，接收或者发射音频信号，完成通信。在没有任务后继续进入停止模式，周而复始。
        本系统中每个节点设备还可以进入深度省电状态，通过辅助单片机对DSP处理器及外围器件的电源进行控制，在系统或者单个节点需要深度节能时，由辅助单片机将电源控制模块禁能，系统除了辅助单片机以外的其他器件均处于断电状态；待系统需要恢复正常待机或正常工作状态时，由辅助单片机将电源控制模块使能，DSP处理器及外围器件重新被供电。
        3.硬件组成
        DSP控制器采用TMS320VC5509A处理器，TI公司C55x架构的定点低功耗处理器，最高工作主频为200Mhz，片内32KX16bit FLASH及128K X 16bit RAM，支持外扩SDRAM及nor FLASH，支持JTAG调试，拥有丰富的接口及中断资源，支持大量单指令周期指令。
        辅助单片机采用STM32L051低功耗单片机，支持32k至32M时钟输入，64k可编程flash用来做程序存储空间，8k SRAM用于数据及计算结果缓存，拥有丰富的通信接口及大量的GPIO端口，支持多种中断触发，集成内部晶振，可以减小体积及降低成本，拥有SW调试口，可方便仿真器调试。
硬件框图如下：

图1：低功耗有线通信系统框图
        4.软件设计
        此系统软件设计中，低功耗的核心设计是在没有业务时，通过使DSP处理器进入STOP模式，关闭外围电路供电等方式。
        在DSP处理器休眠期间，辅助单片机一直检测信号总线，当发现存在有效信号时，唤醒DSP处理器，使之快速进入信号采集阶段，进行通信总线信号采集及解调。
        当总线上数据停止后，DSP处理器等待一段时间，超时后，通知辅助单片机并将进入STOP模式，等待下一次被唤醒。
        当整套系统或单个节点需要进入超低功耗时，辅助单片机会将DSP处理器以及外围电路电源全部关闭，以达到最低功耗，单片机降低主频，并等待重新恢复正常模式的控制信号。
软件设计流程图如下：

5.结语
在该有线通信系统中，在没有通信业务期间，最大限度的降低当个节点的功耗，实现在单一总线上挂载更多的设备，或在相同直径电源总线的前提下，能将总线拉出更远距离，这对这套有线通信系统来时意义深远，使之能有更多的应用场景。
参考文献：
1.李利. DSP原理及应用中国水利水电出版，2007
2.申敏，邓矣兵，郑建宏，刘栋. DSP原理及其在移动通信中的应用人民邮电出版社，2001