Energiesparende IoT Designs

Fokus Energieverbrauch

Mit dem Aufkommen des Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) konzentrieren eingebettete Designer ihre Aufmerksamkeit und ihre Bemühungen mehr denn je auf den Energieverbrauch des Systems. Ein Paradebeispiel ist ein drahtloser Sensorknoten - ein aus funktionaler Sicht relativ einfaches Gerät, das seine Arbeit über einen längeren Zeitraum (in einigen Fällen Jahre) ausführen muss, während es von einer Batterie gespeist wird.

IoT Designs mit System Power Management

Zu den Entwurfsüberlegungen gehören wichtige Systemelemente wie der Mikrocontroller (MCU), die drahtlose Schnittstelle, der Sensor und das System-Power-Management. Bei komplexeren Systemen ermöglicht eine integrierte Energieverwaltungsschaltung (PMIC) eine genauere Steuerung des gesamten Systems. Aus einer einzigen Stromquelle können Sie mehrere Spannungsschienen erzeugen, um verschiedene Elemente des eingebetteten Systems anzusteuern, und jede Spannungsschiene so einstellen, dass gerade genug Strom für die Anwendung bereitgestellt wird. Ein PMIC bietet möglicherweise auch zusätzliche Funktionen für die allgemeine Systemsteuerung, z. B. Watchdog-Timer und Reset-Funktionen. Für IoT Anwendungen steht hierbei das System Power Management Interface zu Verfügung.

Das System Power Management Interface

Das SPMI-Interface ist ein Power-Management-Standard für die Mobilelektronik. Dieses zweiadrige, serielle Interface ist für das Energiemanagement und für allgemeine Steuerungsaufgaben optimiert. Es ist hinreichend flexibel in den Taktfrequenzen, die zwischen 32 kHz und 26 MHz betragen können, ohne, dass die einzelnen Bausteine untereinander synchronisiert werden müssen. Die an den Steuerbus angeschlossenen Teilnehmer werden verschiedenen Klassen zugeordnet. Es gibt den Master und zwei verschiedene Slaves, von denen einer Request senden kann, der andere nicht. Die einzelnen an den Bus angeschlossenen Komponenten haben eine gleichberechtigte Arbitrierung und der Datenverkehr kann durch Priorisierungen gesteuert werden. Die Spezifikation reduziert auch die Designkosten und verkürzt die Markteinführungszeit von Mobilgeräten, indem die Verbindung von Geräten verschiedener Hersteller vereinfacht wird. Es wird in Smartphones, Tablets und anderen tragbaren Geräten verwendet.

Eigenschaften von SPMI

Die Schnittstelle verbindet den integrierten Leistungsregler eines System-on-Chip-Prozessorsystems (SoC) mit einem oder mehreren Energieverwaltungs-IC-Spannungsregelungssystemen. Die Schnittstelle kann verwendet werden, um die für eine bestimmte Arbeitslast oder Anwendung erforderlichen Prozessorleistungsniveaus genau zu überwachen und zu steuern und die verschiedenen Versorgungsspannungen basierend auf den Leistungsniveaus in Echtzeit dynamisch zu steuern.

Zu den Funktionen gehören eine niedrige Pin-Anzahl und eine niedrige Gate-Anzahl, hohe Geschwindigkeit, geringe Latenz, die Fähigkeit, mehrere Prozessorgeräte auf demselben gemeinsam genutzten Bus zu unterstützen, die Prioritätsverwaltung nach Verkehrsklassen und die Befehlsbestätigung.