MSP430单片机 低功耗主动式RFID标签设计 转发

2019-08-04 18:58发布

引言    射频识别(RFID)技术近年来在国内外得到了迅速发展。对于需要电池供电的便携式系统,功耗也越来越受到人们的重视。本文将具体阐述基于MSP430F2012和CC1100低功耗设计理念的双向主动式标签的软硬件实现方法。    低功耗设计    低功耗概述    功耗基本定义为能量消耗的速率,可分为瞬态功耗和平均功耗两类。两者意义不同,有不同的应用背景和优化策略,通常被笼统地概括为低功耗设计。实际研究中可根据不同情况区分为:    (1)瞬态功耗优化:目标是降低峰值功耗,解决电路可靠性问题。    (2)平均功耗优化:目标是降低给定时间内的能量消耗,主要针对电池供电的便携电子设备,以延长电池寿命或减轻设备重量。    功耗的物理来源    芯片电路的功耗主要来自两方面:动态功耗和静态功耗。动态功耗主要是电容的充放电和短路电流。静态功耗主要是漏电流,包括PN结反向电流和亚阈值电流,以及穿透电流。如果工作时序及软件算法设计有缺陷,会降低系统工作效率、延长工作时间,也会直接增加系统能量的消耗。    低功耗设计策略    算法级功耗优化:在电路设计的开始,就要进行算法的选择,应该尽量选择功耗效率高的算法。首先,从实现算法所需逻辑的大小来看,算法中操作的数目、所需要的带宽、存储操作、端口操作越少,此算法应用到的电路功耗越低。在实际的设计中,需要按照应用的要求进行总体性能和功耗的均衡。同时,算法中需要的协处理必须考虑,算法所需的协处理越简单、协作模块越少、实现算法所需要的功耗就越小。此外,算法中临时变量少、临时变量有效的时间短、循环的合理运用都会降低算法所需的功耗。    系统级功耗设计与管理:系统级的功耗管理主要是动态功耗管理。通常的做法是处于空闲状态的时候,运作于睡眠状态,只有部分设备处于工作之中;当产生一个中断时,由这个中断唤醒其它设备。实际上,这一部分需要硬件的支持,如:电源系统的低功耗技术;系统软硬件的划分,在于决定哪些功能模块由软件来实现功耗较小,哪些功能模块由硬件实现功耗较小;低功耗处理器的选择。
友情提示: 此问题已得到解决,问题已经关闭,关闭后问题禁止继续编辑,回答。
8条回答
51xlf
2019-08-05 01:29
  提高工作效率    用宏定义来代替子程序调用。因为CPU进入子程序时,会首先将当前CPU寄存器推入堆栈(RAM),在离开时又将CPU寄存器弹出堆栈,这样至少带来两次对RAM的操作,所以读RAM会比读Flash带来更大的功耗。用宏定义来代替子程序调用,无疑会降低系统的功耗。    尽量减少CPU的运算量,将一些运算的结果预先算好,放在Flash中,用查表的方法替代实时的计算,减少CPU的运算工作量,可以有效降低CPU的功耗;不可避免的实时计算,精度够了就结束;尽量使用短的数据类型:如尽量使用字符型的8位数据替代16位的整型数据,尽量使用分数运算而避免浮点数运算等。    让I/O模块间歇运行,不用的I/O模块或间歇使用的I/O模块要及时关掉,以节省电能。不用的I/O引脚要设置成输出或设置成输入,用上拉电阻拉高。若引脚没有初始化,可能会增大单片机的漏电流。    结论    本文详细介绍了基于MSP430单片机的低功耗主动式RFID标签的设计,合理地利用了MSP430单片机的中断、定时、运算等功能,借助于软件优势,对耗能较低的CC1100模块采取限能工作措施,提高了电池的寿命,增加了系统可靠运行的时间,与其它设计功耗对比如图3所示。这种主动式RFID标签的设计使RFID的性能得到了改进,它在很大程度上解决了远距离、大流量、抗干扰、高速移动的标识物的识别难题。本设计完成的RFID标签与配套的阅读器可以组成人员或物品识别定位系统,广泛应用于采矿、工业生产、道路交通、物流运输、医疗、医药、国防安全等众多领域。

一周热门 更多>