ADuCM3027/ADuCM3029中的SensorStrobe、超低功耗、時(shí)間同步傳感器數(shù)據(jù)采樣

　　軟件概述

　　本部分介紹示例系統(tǒng)的軟件流程。

　　圖6.初始化和配置步驟

　　圖7.通過(guò)SPI讀取FIFO(利用讀命令)：從ADXL363讀取數(shù)據(jù)

　　源代碼片段

　　本部分提供關(guān)于配置和數(shù)據(jù)讀取的參考源代碼片段。

　　pREG__是板支持包引用寄存器的方法。在集成電源管理的ADuCM302x超低功耗ARM Cortex-M3 MCU硬件參考中，同一寄存器稱為_。

　　SensorStrobe的RTC配置

　　ADXL363配置

　　在初始化階段，ADXL363由ADuCM3027/ADuCM3029通過(guò)SPI配置。配置期間的每次SPI處理均包括來(lái)自ADuCM3027/ADuCM3029的2字節(jié)傳輸。第一個(gè)字節(jié)給出ADXL363寄存器地址，第二個(gè)字節(jié)給出要寫入寄存器的值。

　　步驟顯示在下面的adxl_write_reg函數(shù)源代碼片段中。代碼參見adxl_write_reg部分。

　　adxl_configure函數(shù)突出說(shuō)明了配置ADXL363所需的寄存器寫操作，示例應(yīng)用中使用了這些操作。代碼參見adxl_configure部分。

　　關(guān)于寄存器和設(shè)置的信息，參見ADXL363數(shù)據(jù)手冊(cè)。

　　adxl_write_reg

　　ADXL363 FIFO讀取

　　當(dāng)ADXL363達(dá)到FIFO水印(960字節(jié))時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷來(lái)喚醒MCU，然后通過(guò)SPI清空ADXL363 FIFO。

　　系統(tǒng)功耗分析

　　ADuCM3027/ADuCM3029主機(jī)處理器負(fù)責(zé)以下操作：

　　? 在不同功耗模式(視需要而定，例如活動(dòng)模式和休眠模式)之間切換。

　　? 配置RTC產(chǎn)生采樣觸發(fā)脈沖并發(fā)送給ADXL363。

　　? 控制與ADXL363的SPI通信。

　　? 存儲(chǔ)來(lái)自ADXL363的原始數(shù)據(jù)(本應(yīng)用筆記所述系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的處理或發(fā)送)。

　　ADXL363傳感器負(fù)責(zé)以下操作：

　　? 當(dāng)ADuCM3027 /ADuCM3029觸發(fā)時(shí)，采樣并存儲(chǔ)原始傳感器數(shù)據(jù)到FIFO緩沖器中。

　　? 響應(yīng)主機(jī)處理器的SPI通信。

　　? 當(dāng)FIFO緩沖器填滿時(shí)，中斷并喚醒主機(jī)處理器。

　　功耗測(cè)量

　　下述步驟說(shuō)明如何監(jiān)視系統(tǒng)的電流消耗：

　　1. 將應(yīng)用程序代碼載入MCU。

　　2. 將信號(hào)源的正端連接到萬(wàn)用表。

　　3. 將萬(wàn)用表的另一端連接到EVAL-ADuCM3029 EZ-KIT的JP6連接器。

　　4. 將信號(hào)源的GND連接到EVAL-ADuCM3029 EZ-KIT的GND。

　　5. 移除所有跳線。

　　6. 按電路板上的復(fù)位(RESET)按鈕。

　　7. 監(jiān)視源表和萬(wàn)用表上的電流消耗。

　　表2顯示了ADuCM3027 /ADuCM3029和ADXL363在本應(yīng)用筆記所用不同功耗模式下的電流消耗。

　　圖8.功耗測(cè)量的系統(tǒng)連接圖

　　圖9和圖10分別顯示了在傳感器數(shù)據(jù)收集期間，使用和不使用SensorStrobe機(jī)制的功耗差異。所有測(cè)量都是在ADuCM3027/ADuCM3029 EVAL-ADuCM3029 EZ-KIT上進(jìn)行的。

　　使用SensorStrobe的功耗測(cè)量

　　圖9顯示了使用SensorStrobe方法的演示系統(tǒng)的電流曲線。SensorStrobe支持主機(jī)處理器保持休眠模式，同時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖以驅(qū)動(dòng)傳感器捕捉和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)樣本。測(cè)得的平均電流約為4.2 μA。

　　圖9.使用SensorStrobe的功耗測(cè)量

　　不使用SensorStrobe的功耗測(cè)量

　　圖10顯示了不使用SensorStrobe的樣本采集系統(tǒng)的電流曲線。在沒有SensorStrobe機(jī)制的情況下，主機(jī)處理器在RTC中斷時(shí)喚醒并引起GPIO引腳跳變，從而產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。測(cè)得的平均電流約為75 μA。

　　圖10.不使用SensorStrobe的功耗測(cè)量

　　結(jié)語(yǔ)

　　SensorStrobe機(jī)制使得傳感器采樣系統(tǒng)的電流消耗大幅降低。在本應(yīng)用筆記所述的演示系統(tǒng)中，平均電流消耗從75 μA降至4.2 μA。

　　ADuCM3027/ADuCM3029的SensorStrobe機(jī)制可幫助設(shè)計(jì)人員利用ADXL363的低功耗特性，使功耗降低10倍以上。

　　ADuCM3027/ADuCM3029的SensorStrobe機(jī)制對(duì)超低功耗系統(tǒng)很有利，可降低整體電流消耗，延長(zhǎng)系統(tǒng)的電池壽命?！敖Y(jié)構(gòu)健康監(jiān)控(SHM)”部分、“醫(yī)療保健監(jiān)護(hù)”部分和“環(huán)境檢測(cè)”部分提及了一些可以獲益于此的應(yīng)用。

　　結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控(SHM)

　　SHM中的傳感器節(jié)點(diǎn)常常部署在無(wú)電源的結(jié)構(gòu)中，例如橋梁、塔或偏遠(yuǎn)場(chǎng)所。定期更換電池是一個(gè)麻煩，會(huì)提高壽命周期的維護(hù)成本。電池壽命很長(zhǎng)的傳感器節(jié)點(diǎn)可顯著降低維護(hù)成本。

　　醫(yī)療保健監(jiān)護(hù)

　　醫(yī)療保健監(jiān)護(hù)應(yīng)用涉及到身體姿勢(shì)、人員位置和病人生命體征的監(jiān)測(cè)。此類監(jiān)護(hù)設(shè)備通常是可穿戴式或植入式，降低系統(tǒng)電流消耗可提升設(shè)備的電池狀況。

　　環(huán)境檢測(cè)

　　各類環(huán)境檢測(cè)應(yīng)用，例如空氣污染監(jiān)測(cè)、森林防火檢測(cè)、滑坡檢測(cè)等，要求將傳感器節(jié)點(diǎn)部署在偏遠(yuǎn)地區(qū)。這些偏遠(yuǎn)地區(qū)常常缺少供電線路。延長(zhǎng)此類節(jié)點(diǎn)的電池壽命可降低維護(hù)成本。