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CC1310低功耗优势的应用解析

时间:2019-07-04 点击:
CC1310 器件是一款射频发射频率低于1GHz的射频器件,由德州仪器出品,经济高效,功耗超低。


 
CC1310器件包括强大的48MHz ARM® Cortex®-M3 主CPU、内置ARM® Cortex®-M0微控制器的射频核心、传感控制器和通用外围组件。
 
CC1310在一个支持多个物理层和射频标准的平台上将灵活的超低功耗射频收发器与强大的 48MHz ARM® Cortex®-M3 微控制器结合在一起。
 
主CPU作为CC1310主要的操控部分,包含的是RTOS和对底层外部接口的一些驱动程序,同时客户的应用程序也会在这个部分运行。

CC1310的Sensor Controller拥有12-Bit ADC,采样速率为200ks/s,能够采集得到高精度数据。

CC1310的详细框架见下图:

 
CC1310的超低功耗、经济高效的特点在能量采集应用和自动化遥控、遥测等应用场景中有着显著的优势。
 
例如CC1310被应用于温度采集监控,我们来看看它整个的工作过程。


 

 
在这个例子中,CC1310以一秒一次的频率从外部的传感器进行采样,而CC1310的Sensor Controller和传统的传感器应用不同,它不需要每次采集到数据就唤醒主CPU进行数据处理。Sensor Controller可以独立编程,在编程逻辑里,加入了对传感器数据的判断,它是CC1310独有的一部分,可以独立于主MCU工作。Sensor Controller 在采集到参数数据后,会先利用模拟比较器自行判断数据是否高于警戒值,如果模拟量与标准值对比,高于该值,输出高电平,反之,输出低电平。

 

 
 
 
如果采样数据未高于警戒值时,Sensor Controller会继续采样,把采集到的历史数据存储到主CPU和Sensor Controller共用的存储单元中,在这种工作状态之下,整个系统的平均功耗是1.6μA。

当采样数据高于警戒值时,Sensor Controller唤醒主CPU进行数据处理,主CPU会调用AES对数据加密,同时准备射频核心的初始化。Sensor Controller自身的判断功能极大地降低了CC1310的功耗,主 MCU能够最大限度延长睡眠时间,使其工作时间降到很低,主CPU寿命也得到了极大的延长。
 
主CPU通过发送TX命令对射频核心进行操控,射频核心收到后自动处理命令,将数据发送至网关后,并把数据返回给主MCU,在发送的过程中,整个系统功耗是5.3μA。当发送完毕后,主MCU会继续关闭射频核心,这样又会回到刚才的省电状态。整个CC1310系统的平均功耗不是所有组件同时工作的功耗,只有在需要射频工作的时候,功耗才达到最高,其余的时候进入低功耗状态。
 
正是因为Sensor Controller只在需要的时候才调用主MCU,使得CC1310 器件在实现低功耗的同时不以牺牲射频性能为代价,达到出色的灵敏度和稳健性的性能。
 
CC1310的外围组件也给予了CC1310工业应用等场景的强大技术支持。

 

 
在一些工作环境比较恶劣的工业现场,电源极易受到外部环境影响,而Sensor Controller 内部使用的是恒流源,不因环境温度变化而变化。恒流源,是一种宽频谱、高精度交流稳流电源,响应速度快、精度高、工作时间长、工作稳定,适合各种性质负载。
 
凭借极低的有源射频和 MCU 电流消耗以及灵活的低功耗模式,CC1310 器件可确保卓越的电池寿命,并能够在小型纽扣电池供电的情况下以及在能量采集应用中实现远距离工作。

在物联网时代大量的信息采集处理需求中,CC1310自身优异的性能和低功耗,可以满足客户越来越多的需求。

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