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作者:admin 浏览数:正在读取 更新时间:2021-05-12
  • 有一次,客户走进我的办公室并带着处理器电路板,并说它消耗了太多的电力,并耗尽了电池。由于我们自豪地宣称处理器是超低功耗组件,因此举证责任在我们这边。我准备按照惯例一一切断电路板上不同组件的电源,直到找到真正的电路板。那么不久之前我会想到类似的情况。这种情况的“罪魁祸首”是悬挂在电源轨道上并接地。在LED的末端之间,没有限流电阻。 LED的最终故障是由于过流,或者仅仅因为它很无聊。我不完全确定,但这是一个离题。我们暂时不要谈论它。
     
    从经验的角度来看,我做的第一件事是检查电路板上闪亮的LED。但不幸的是,这一次没有类似的希望表现出问题。另外,我发现处理器是主板上唯一的组件,没有其他组件可以指责我。消费者投掷到最后的信息之一使我的情绪变得更糟:通过实验室测试,他发现电力消耗和电池寿命达到预期水平,但在系统部署到现场后,电池电量迅速耗尽。这类问题是最难解决的问题,因为这些问题很难再现“发现的第一种情况”。这增加了数字世界中“模拟”的不可预测性和挑战性,数字世界通常只是一个可预测,简单的1和0世界。
     
    从最简单的意义上讲,处理器功耗主要有两个方面:内核和I / O。在抑制核心功耗时,我会检查如下内容:PLL配置/频率速度,核心电源轨和核心计算。有几种降低核心功耗的方法,例如:降低核心频率速度,或执行某些指令来迫使核心停止运行或进入睡眠/休眠状态。如果您怀疑I / O会消耗所有功耗,那么我将重点关注I / O电源,I / O开关频率以及它驱动的负载。
     
    只有两个方面,我可以探索。因此,这个问题与核心方面无关,所以它必须与I / O相关。此时,客户表示他纯粹使用处理器进行计算,并且I / O活动非常少。实际上,组件上的大多数可用I / O接口都未使用。
     
    “等等!一些I / O没有被使用,你的意思是这些I / O引脚”没有使用“,你如何连接它们?”
     
    “当然,我没有把它们连接到任何地方!”
     
    “就是这个!”
     
    这是一个欣喜若狂的时刻,我终于找到了问题。尽管我没有一路呐喊,但花了我一段时间来保持兴奋,然后坐下来向他解释。
     
    典型的CMOS数字输入与下图相似:
     
    006ednc20180420图1典型的CMOS输入电路(左)和CMOS电平逻辑(右)。
     
    当此输入以推荐的高电平(1)或低电平(0)电平驱动时,PMOS和NMOS FET一次导通一次,而不会同时导通。输入驱动电压具有称为“阈值区域”的不确定区域,其中PMOS和NMOS可能同时部分导通,从而在电源轨和地之间形成泄漏路径。当输入处于浮动状态并遇到寄生噪声时,可能会发生这种情况。这解释了客户电路板上的功耗很高以及随机发生高功耗的原因。
     
    007ednc20180420图2 PMOS和NMOS都部分导通,从而在电源和地之间形成漏电路径。
     
    在某些情况下,这可能会导致诸如“闭锁”等情况,在这种情况下,组件会继续吸收过量电流并最终导致灼伤。可以说,这个问题更容易找到和解决,因为直接的组成部分是“烟雾”,证据是确凿的。客户报告的问题更难以处理,因为当您在实验室的凉爽环境中进行测试时,这不是问题,但是当您将它发送到现场时,会造成很大的麻烦。
     
    现在我们知道问题的根源了,很明显,解决方案是将所有未使用的输入驱动为有效逻辑电平(高电平或低电平)。但是,有一些小问题要注意。考虑到几个CMOS输入处理不当的情况,有必要扩大范围,不仅要考虑完全断开/浮动输入,还要考虑似乎连接到适当逻辑电平的输入。
     
    如果只通过电阻将引脚连接到电源轨或地,请注意所使用的上拉或下拉电阻的大小。连同引脚的吸入/吸收电流一起,它可能会将引脚的实际电压转换到不合需要的电平。换句话说,有必要