Energiesparende Software entwickeln
Stromzähler für Mikrocontroller
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Messwerte und Software-Ereignisse zuordnen
Wichtig bei dieser Messung ist, die Strom-, Spannungs- oder auch Leistungsmessung zur Applikation zu korrelieren. Hierzu sind verschiedene Eingangs-Pins vorgesehen. Jede Probe hat einen Kontakt, der Signale eines IO-Pins des Mikrocontrollers erfassen und der Trace-Aufzeichnung zuordnen kann. Hiermit können bis zu vier verschiedene Software-Ereignisse zugeordnet werden, z.B. das Signal, dass gleich vom externen Speicher gelesen wird oder dass gleich die Frequenz halbiert wird. Ein besonderes Highlight ist aber der zusätzliche serielle Event-Eingang des PowerScale. Dieser kann z.B direkt an den »Serial Wire Viewer«-Pin eines Cortex-M3-Mikrocontrollers angeschlossen werden. Mit Einbinden eines kleinen Makros an den interessanten Stellen der Applikation lassen sich dann diese Ereignisse nummeriert ausgeben und im Trace anzeigen. Auch für andere Mikrocontroller sind solche Ereignis-Zuordnungen möglich, so können z.B. bei den XC2000/XE166- und TriCore-Mikrocontrollern von Infineon die Triggered-Transfer-Funktionen hierfür genutzt werden. So wird der PowerScale kontinuierlich zur optimalen Unterstützung weiterer Mikrocontroller weiterentwickelt.
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Anhand einer mit Solarzellen versorgten Applikation wird im Folgenden der Einsatz des PowerScale zur Energie-Optimierung bei der Entwicklung aufgezeigt, wobei auch einige Überraschungen bei den Messungen auftraten.
Kern der Applikation (Bild 2) ist ein LPC1114-Mikrocontroller mit einem Cortex-M0-Core, der bereits auf einen sehr niedrigen Stromverbrauch optimiert ist. Seine Aufgabe ist es, eine Bildershow aus einem seriellen Flash-Speicher in ein LC-Display zu kopieren. Diese Bildershow kann mit einem Knopfdruck gestartet werden und läuft dann mehrmals ab. Danach werden Datum und Uhrzeit angezeigt, welche mit Hilfe einer externen Echtzeit-Uhr erzeugt und jede Minute aktualisiert werden. Versorgt wird das ganze System von zwei Solarzellen, die mit einer Flachbatterie gepuffert sind, damit auch bei Dunkelheit die Uhr nicht anhält.
Mit Hilfe des PowerScale werden zunächst Parameter wie die optimale Frequenz des Mikrocontrollers bestimmt. Dabei werden die Domäne des Mikrocontrollers, die Domäne des Flash-Speichers und die Domäne des LC-Displays gemessen. Die Frequenz sollte so gewählt werden, dass das Integral der Energie über die Gesamtzeit minimal ist. Dieses Verhalten ergibt sich bei einer Mikrocontroller-Frequenz von 12 MHz und 2 bzw. 6 MHz als SPI-Frequenz zum Display und zum Flash-Speicher.
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- Optimieren mit Software
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