مائکروکنٹرولرز میں بجلی کی کھپت کو کم سے کم کرنا

جس طرح گیس (پیٹرول / ڈیزل) بائیکس ، ٹرک اور کاروں (ٹیسلس کو چھوڑ کر) کو منتقل کرنے کے لئے ضروری ہے ، اسی طرح بیشتر الیکٹرانکس ایپلی کیشنز کے لئے بھی بجلی کی طاقت ہے اور اسی طرح سرایت شدہ نظام پر مبنی ایپلی کیشنز جو عام طور پر بیٹری ہوتی ہیں (معمولی موبائل فون سے لے کر دوسروں کے درمیان سمارٹ ہوم ڈیوائسز تک ، محدود توانائی)

بیٹری طاقت کی محدود نوعیت سے ان آلات کی بجلی کی کھپت کی شرح کو یقینی بنانے کی ضرورت پر منحصر ہے تاکہ ان کے اپنانے اور استعمال کی حوصلہ افزائی کی جا.۔ خاص طور پر آئی او ٹی پر مبنی ڈیوائسز کے ساتھ جہاں کسی آلہ کی توقع کی جاسکتی ہے کہ وہ بغیر کسی چارج پر بیٹری کی تبدیلی کے بغیر 8 سے 10 سال تک چل سکتا ہے۔

ان رجحانات نے ایمبیڈڈ سسٹمز کے ڈیزائن میں کم طاقت کے تحفظات پر عمل درآمد کیا ہے اور گذشتہ سالوں کے دوران ، کئی مقامات پر ڈیزائنرز ، انجینئرز اور مینوفیکچررز نے مصنوعات کے ذریعہ استعمال ہونے والی طاقت کو مؤثر طریقے سے سنبھالنے کے متعدد ذہین طریقے تیار کیے ہیں ، تاکہ یہ یقینی بنایا جاسکے کہ وہ زیادہ دیر تک برقرار رہتا ہے۔ ایک چارج ان میں سے بہت ساری تکنیک مائکرو قابو کرنے والے پر مرکوز ہوتی ہے ، جو زیادہ تر آلات کا دل ہے۔ آج کے مضمون میں ، ہم ان تکنیکوں میں سے کچھ کی کھوج کریں گے اور یہ کہ مائکروکانٹرولرز میں بجلی کی کھپت کو کم سے کم کرنے کے لئے کس طرح استعمال کیا جاسکتا ہے۔ اگرچہ ایک مائکرو پروسیسر کم طاقت استعمال کرتا ہے لیکن اسے مائیکروکنٹرولر پر ہر جگہ لگایا جاسکتا ہے ، مائیکرو پروسیسر مائکروکنٹرولر سے کس طرح مختلف ہے یہ جاننے کے لئے لنک پر عمل کریں۔

مائکروکانٹرولرز کے لئے بجلی کی بچت کی تکنیک

1. نیند کے طریقوں

نیند کے طریقوں (عام طور پر کم طاقت کے طریقوں کے طور پر جانا جاتا ہے) مائکروکینٹرولروں میں بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے لئے دلیل سب سے مشہور تکنیک ہے۔ ان میں عام طور پر بعض سرکٹری یا گھڑیوں کو ناکارہ کرنا شامل ہوتا ہے جو مائکروکونٹرولرز کے کچھ مخصوص حصوں کو چلاتے ہیں ۔

فن تعمیر اور کارخانہ دار پر انحصار کرتے ہوئے ، مائکروکونٹرولر عموما sleep مختلف طرح کے نیند کے انداز رکھتے ہیں ، ہر موڈ میں دوسرے کے مقابلے میں زیادہ داخلی سرکٹری یا پردیی کو غیر فعال کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ نیند کے طریقوں میں عام طور پر گہری نیند یا دور ، بیکار اور ڈوز موڈز تک ہوتی ہے۔

ذیل میں دستیاب کچھ طریقوں کی وضاحت کی گئی ہے ۔ واضح رہے کہ ان طریقوں کی خصوصیات کے ساتھ ساتھ کارخانہ دار سے لے کر کارخانہ دار میں بھی فرق ہوسکتا ہے۔

میں. بیکار / نیند موڈ

یہ عام طور پر ڈیزائنرز کے نفاذ کے ل the کم طاقت کے طریقوں میں سب سے آسان ہے۔ یہ موڈ مائکروکانٹرولر کو انتہائی تیز شرح پر مکمل کام میں واپس آنے کی اجازت دیتا ہے ۔ لہذا یہ بہترین موڈ نہیں ہے ، اگر آلہ کا پاور سائیکل ، اس کی ضرورت پڑتا ہے کہ وہ نیند کے موڈ کو اکثر چھوڑ دے ، کیونکہ جب مائکروکانٹرولر نیند کے موڈ سے باہر نکلتا ہے تو ، بجلی کی ایک بڑی مقدار تیار ہوتی ہے۔ اسٹینڈ بائی موڈ سے فعال موڈ پر واپس آنا عام طور پر رکاوٹ پر مبنی ہوتا ہے۔ اس موڈ کو سی پی یو سرکٹری چلانے والے گھڑی کے درخت کو بند کرکے مائکروکانٹرولر پر نافذ کیا جاتا ہے جبکہ ایم سی یو پرائمری ہائی فریکونسی گھڑی کو چلاتا رہتا ہے. اس کے ساتھ ، سی پی یو فوری طور پر ویک اپ ٹرگر کو چالو کرنے کے بعد دوبارہ کام شروع کرسکتا ہے۔ گھڑی گیٹنگ کو مائکروکینٹرولرز کے لئے کم بجلی کے طریقوں میں سگنلوں کو منقطع کرنے کے لئے بڑے پیمانے پر کام کیا گیا ہے اور اس موڈ کو موثر انداز میں سی پی یو میں گھڑی کے اشارے بھیج دیئے گئے ہیں۔

ii. تیاری کے عالم میں

اسٹینڈ بائی موڈ ایک اور کم پاور موڈ ہے ، جو ڈیزائنرز کے نفاذ میں آسان ہے۔ یہ بیکار / نیند کے موڈ سے بہت مشابہت رکھتا ہے کیونکہ اس میں سی پی یو کے پار گھڑی گیٹنگ کا استعمال بھی شامل ہے ، لیکن ایک اہم فرق یہ ہے کہ یہ مینڈھے کے مواد میں تبدیلی کی اجازت دیتا ہے جو عام طور پر بیکار / نیند کے انداز میں نہیں ہوتا ہے۔ اسٹینڈ بائی موڈ میں ، ہائی اسپیڈ پردیی جیسے ڈی ایم اے (براہ راست میموری تک رسائی) ، سیریل پورٹس ، اے ڈی سی اور ای ای ایس پیریفیرلز کو جاری رکھا جاتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جاسکے کہ وہ سی پی یو کے جاگنے کے فورا بعد دستیاب ہیں۔ کچھ ایم سی یوز کے لئے ، رام کو بھی متحرک رکھا جاتا ہے اور ڈی ایم اے کے ذریعہ اس تک رسائی حاصل کی جاسکتی ہے کہ ڈی پی اے کو ڈی پی کو محفوظ کرنے اور سی پی یو کی مداخلت کے بغیر وصول کیا جاسکے۔ اس موڈ میں تیار کی جانے والی طاقت کم طاقت والے مائکروکونٹرولرز کے لئے 50uA / MHZ تک کم ہوسکتی ہے۔

iii. گہری نیند موڈ

گہری نیند موڈ میں ، عام طور پر مائکروکونٹرولر کے اندر اعلی فریکونسی گھڑیاں اور دیگر سرکٹریوں کو غیر فعال کرنا شامل ہوتا ہے جس میں واچ ڈاگ ٹائمر ، براؤن آؤٹ سراغ لگانے اور ری سیٹ سرکٹری سے متعلق طاقت جیسے اہم عناصر کو ڈرائیو کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔ دیگر ایم سی یوز مجموعی کارکردگی کو بہتر بنانے کے ل to اس میں دیگر عناصر شامل کرسکتے ہیں۔ خاص طور پر ایم سی یو پر منحصر ہے کہ اس وضع میں بجلی کی کھپت 1uA تک کم ہوسکتی ہے۔

iv. اسٹاپ / آف موڈ

کچھ مائکروکانٹرولرز اس اضافی وضع کی مختلف قسمیں رکھتے ہیں۔ اس وضع میں ، عام طور پر صرف کچھ کنفگریشن رجسٹرز اور دیگر اہم عناصر کو چھوڑ کر دونوں اونچے اور نچلی آکسیلیٹر عام طور پر غیر فعال کردیئے جاتے ہیں۔

مذکورہ تمام نیند کے طریقوں کی خصوصیات ایم سی یو سے ایم سی یو سے مختلف ہیں لیکن انگوٹھے کا عمومی قاعدہ یہ ہے کہ۔ نیند جتنی گہری ہوتی ہے ، نیند کے دوران زیادہ سے زیادہ معاون افراد کی تعداد زیادہ ہوتی ہے ، اور استعمال ہونے والی طاقت کی مقدار بھی کم ہوتی ہے ، حالانکہ اس کا عام طور پر مطلب بھی ہوتا ہے۔ نظام کو بیک اپ بنانے کے لئے استعمال ہونے والی توانائی کی مقدار زیادہ ہے۔ اس طرح یہ ڈیزائنر پر منحصر ہے کہ وہ اس تغیر پر غور کریں اور نظام کے تصریح پر اثر انداز ہونے والے سمجھوتے کے بغیر اس کام کے لئے صحیح MCU کا انتخاب کریں۔

2. پروسیسر تعدد کی متحرک ترمیم

یہ ایک اور بڑے پیمانے پر مقبول تکنیک ہے جو مائکروکنٹرولر کے ذریعہ استعمال شدہ بجلی کی مقدار کو مؤثر طریقے سے کم کرنے کے لئے ہے۔ یہ اب تک کی سب سے قدیم تکنیک ہے اور نیند کے طریقوں سے تھوڑی زیادہ پیچیدہ۔ اس میں پروسیسر کی گھڑی کو متحرک طور پر چلانے میں فرم ویئر شامل ہے ، اعلی اور کم تعدد کے درمیان ردوبدل کرنا کیونکہ پروسیسر کی تعدد اور استعمال ہونے والی بجلی کی مقدار لکیری ہے (جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے)۔

اس تکنیک کا نفاذ عام طور پر اس طرز پر آتا ہے۔ جب سسٹم ایک مستحکم حالت میں ہے ، تو فرم ویئر گھڑی کی فریکوئنسی کو کم رفتار پر مقرر کرتا ہے جس سے آلہ کو کچھ قوت بچت ہوتی ہے اور جب سسٹم کو بھاری گنتی کرنے کی ضرورت ہوتی ہے تو ، گھڑی کی رفتار کو واپس لایا جاتا ہے۔

پروسیسر کی فریکوینسی میں ترمیم کرنے کے متضاد منظرنامے موجود ہیں جو عام طور پر بری طرح تیار شدہ فرم ویئر کے نتیجے میں ہوتے ہیں۔ اس طرح کے منظرنامے اس وقت پیدا ہوتے ہیں جب گھڑی کی فریکوئنسی کم پر رکھی جاتی ہے جب کہ نظام بھاری گنتی انجام دے رہا ہے۔ اس منظرنامے میں کم تعدد کا مطلب یہ ہے کہ نظام طے شدہ کام کو انجام دینے میں ضرورت سے کہیں زیادہ وقت لگے گا اور اس طرح ڈیزائنرز جس قدر بچت کرنے کی کوشش کر رہے تھے اسی مقدار میں جمع ہوجائے گی۔ لہذا ، اس تکنیک کو وقت کے ساتھ استعمال کرتے وقت ضروری احتیاطی تدابیر اختیار کی جائیں

3. مداخلت ہینڈلر فرم ویئر کی ساخت

یہ مائکروکنٹرولرز میں بجلی کے انتظام کی ایک انتہائی انتہائی تکنیک ہے ۔ ایس سی آر کے اندراج میں سوئے راستے سے باہر نکلنے والے اے آر ایم کارٹیکس-ایم کور جیسے کم مائکروکینٹرلروں کے ذریعہ یہ ممکن ہوا ہے۔ یہ تھوڑا سا مائکرو قابو پانے والے کو مداخلت کا معمول چلانے کے بعد سونے کی اہلیت فراہم کرتا ہے۔ اگرچہ اس طرح آسانی سے چلنے والی درخواستوں کی تعداد کی ایک حد ہے ، یہ فیلڈ سینسرز اور دیگر ، طویل مدتی ، ڈیٹا جمع کرنے کی بنیاد پر ایپلی کیشنز کے لئے ایک بہت ہی کارآمد تکنیک ثابت ہوسکتی ہے۔

میری اپنی رائے میں زیادہ تر دیگر تکنیکوں میں پہلے ہی مذکور کی مختلف حالتیں ہیں ۔ مثال کے طور پر منتخب پردیی کلوکنگ تکنیک بنیادی طور پر نیند کے طریقوں کی ایک تغیر ہے جس میں ڈیزائنر پریفیرلز کو چالو یا بند کرنے کا انتخاب کرتا ہے۔ اس تکنیک کے ل mic ہدف مائکروکانٹرولر کے بارے میں گہرا علم درکار ہے اور یہ بہت ابتدائی دوستانہ نہیں ہوسکتی ہے۔

4. پاور آپٹمائزڈ فرم ویئر

مائکروکانٹرولر کے ذریعہ استعمال شدہ بجلی کی مقدار کو کم کرنے کا ایک بہترین طریقہ موثر اور اچھی طرح سے اصلاح شدہ فرم ویئر لکھنا ہے ۔ اس سے براہ راست اثر ہر وقت سی پی یو کے ذریعہ کئے جانے والے کام کی مقدار پر پڑتا ہے اور اس میں توسیع مائکروکانٹرولر کے ذریعہ استعمال ہونے والی بجلی کی مقدار میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔ کوڈ کے سائز کو کم کرنے اور چکروں کو یقینی بنانے کے لئے فرم ویئر کو لکھتے ہوئے کوششیں کی جانی چاہئیں کیونکہ ہر غیر ضروری ہدایات پر عمل درآمد بیٹری میں رکھی ہوئی توانائی کا ایک حصہ ہے۔ آپٹمائزڈ فرم ویئر کی ترقی کے لئے کچھ سی پر مبنی تجاویز ذیل میں ہیں۔

1. طاقت کا استعمال کرنے والی صفوں ، ڈھانچے وغیرہ کی رن ٹائم کاپی سے بچنے کے لئے زیادہ سے زیادہ "اسٹیٹک کانسٹ" کلاس کا استعمال کریں۔
2. پوائنٹر استعمال کریں۔ وہ شاید ابتدائی زبان کے لئے سمجھنے کے لئے سی زبان کا سب سے مشکل حصہ ہیں لیکن وہ ڈھانچے اور یونینوں تک موثر انداز تک رسائی حاصل کرنے کے لئے بہترین ہیں۔
3. Modulo سے بچیں!
4. جہاں ممکن ہو عالمی سطح پر متغیرات۔ مقامی متغیرات سی پی یو میں شامل ہیں جبکہ عالمی متغیرات رام میں محفوظ ہیں ، سی پی یو مقامی متغیروں کو تیزی سے رسائی کرتا ہے۔
5. جہاں بھی ممکن ہو ، دستخط شدہ ڈیٹا کی اقسام آپ کے بہترین دوست ہیں۔
6. جہاں بھی ممکن ہو اس loops کے لئے "الٹی ​​گنتی" اپنائیں۔
7. بغیر دستخط شدہ عدد کے بٹ فیلڈز کی بجائے بٹ ماسک استعمال کریں۔

ایک مائکروقابو کنٹرولر کے ذریعہ استعمال ہونے والی بجلی کی مقدار کو کم کرنے کے لئے اپوزیشن کا ذکر کردہ سافٹ ویئر پر مبنی نقطہ نظر تک ہی محدود نہیں ہے ، ہارڈ ویئر پر مبنی نقطہ نظر جیسے بنیادی وولٹیج کنٹرول تکنیک موجود ہے ، لیکن اس پوسٹ کی لمبائی کو معقول حد میں رکھنے کے ل we ، ہم بچائیں گے ایک اور دن کے لئے ان

نتیجہ اخذ کرنا

کم پاور پروڈکٹ کو نافذ کرنا مائکروکانٹرولر کے انتخاب سے شروع ہوتا ہے اور جب آپ بازار میں دستیاب متنوع آپشنز کو حاصل کرنے کی کوشش کرتے ہیں تو یہ کافی الجھن کا باعث بن سکتا ہے۔ اسکیننگ کے دوران ، ڈیٹاشیٹ ایم سی یوز کی عمومی کارکردگی کو حاصل کرنے کے ل well اچھی طرح سے کام کر سکتی ہے ، لیکن طاقت سے متعلق اہم درخواستوں کے ل it ، یہ ایک انتہائی مہنگا طریقہ ہوسکتا ہے۔ مائکروقانت ثالثی کی حقیقی طاقت کی خصوصیات کو سمجھنے کے ل develop ، ڈویلپرز کو لازمی طور پر بجلی کی خصوصیات اور مائکروکانٹرولر کو دستیاب کم بجلی کی خصوصیات کو دھیان میں رکھنا چاہئے ۔ ڈیزائنرز کو نہ صرف ایم سی یو کے ڈیٹاشیٹ کے ذریعے دیئے گئے بجلی کے طریقوں کے ذریعہ موجودہ استعمال کے بارے میں فکر مند ہونا چاہئے ، انہیں جاگنے کے وقت ، جاگ اٹھنے کے ذرائع ، اور پردییوں کو تلاش کرنا چاہئے جو کم بجلی کے طریقوں کے دوران استعمال کیلئے دستیاب ہیں۔

یہ ضروری ہے کہ آپ مائکرو قابو پانے والے کی خصوصیات کو چیک کریں جو آپ کم بجلی کے نفاذ کے ل have آپ کے اختیارات کا پتہ لگانے کے لئے استعمال کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ مائیکروکنٹرولرز ٹیکنالوجی کی ترقی میں سب سے بڑا فائدہ اٹھانے والے افراد میں سے ایک رہے ہیں اور اب بہت سارے الٹرا کم پاور مائکروکینٹرلر موجود ہیں جو اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ آپ کو اپنے بجلی کے بجٹ میں رہنے میں مدد کرنے کے لئے وسائل موجود ہیں۔ ان میں سے ایک متعدد پاور تجزیہ سافٹ ویئر ٹولز بھی مہیا کرتے ہیں جس سے آپ موثر ڈیزائن کے ل. فائدہ اٹھاسکتے ہیں۔ ایک ذاتی پسندیدہ ٹیکساس ٹیکس کے آلے سے مائکروکنٹرولرز کی MSP430 لائن ہے۔