Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LowPower MCU


von Sven Scholz (Gast)


Lesenswert?

Kurze Frage:

Angenommen ich möchte nur 20 Bytes (Inhalt ist erstmal egal) per Funk 
(RFM69HW) an eine Gegenstelle senden und das Ganze soll von Batterie(n) 
versorgt werden.
Bisher habe ich das mit einem ATMega328P (3,3V, 8MHz) bewerkstelligt und 
das klappt ja auch ganz gut.

1. Boot
2. 20 Bytes zusammenstellen (später richtige Sensordaten)
3. 20 Bytes senden per RFM69HW
4. Deep Sleep für 15 min --> danach wieder 1.

Jetzt sind mir die TI MSP430 Mikrocontroller ins Auge gefallen.
Die scheinen auf dem ersten Blick noch stromsparender zu sein.
Hätte ein Umstieg z.B. auf den MSP430G2553 Vorteile in Hinblick auf die 
Batterielebensdauer?

Ich finde oft Angaben im Netz, wo der MSP430 mit nur 1MHz bei 2,2V 
betrieben wird. Das Teil zieht dann natürlich unglaublich wenig Strom, 
ist aber auch vermutlich nicht so rechenstark wie der ATMega328P mit 
8MHz).
(Später hätte ich natürlich Probleme mit den 2,2V da damit viele 
Sensoren nicht betrieben werden können.)

Funktioniert die SPI-Übertragung zum RFM69HW bei 1MHz überhaupt dann 
noch?

Wie alt sind die MSP430G2553 eigentlich? Oder gibt es mittlerweile eine 
neuere Generation, die Vorteile bzgl. Stromeinsparungen bieten würde.
Voraussetzung: Ich muss den MCU selbst noch löten können. :-)
Danke und viele Grüße!

von S. Landolt (Gast)


Lesenswert?

Wenn ich mich recht erinnere, so liegt der ATmega328P unter 1.5 uA im 
Power-save-Modus - bislang hielt ich das für einen recht guten Wert. 
Welcher Strom wird denn angestrebt, und wie groß ist die Kapazität der 
Batterie?

von TI (Gast)


Lesenswert?

> MSP430 ... nicht so rechenstark wie der ATMega328P

Dank doppelter Verarbeitungsbreite und mit kurzem Gasgeben,
also mal zum Rechnen auf 16 MHz Takt schalten, sieht so
ein alter Schnarpel-AVR eher ziemlich alt aus.

von Peter D. (peda)


Lesenswert?

Sven Scholz schrieb:
> Hätte ein Umstieg z.B. auf den MSP430G2553 Vorteile in Hinblick auf die
> Batterielebensdauer?

Das kann man ausrechnen.
Was liefert der Akku, wie groß ist dessen Selbstenladung, welche 
Betriebszeit soll erreicht werden, wieviel zieht der Funkmodul, wieviel 
% der Zeit ist er an.
In der Regel wird der Eigenverbrauch des MC da keine Rolle mehr spielen. 
Von Vorteil ist aber, daß der AVR (1,8..5,5V) keinen Spannungsregler 
braucht. Ein Spannungsregler zieht ja auch Strom.

: Bearbeitet durch User
von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

S. Landolt schrieb:
> Wenn ich mich recht erinnere, so liegt der ATmega328P unter 1.5 uA im
> Power-save-Modus - bislang hielt ich das für einen recht guten Wert.

Im Power Down gehts auch runter bis 0.15 uA. Der MSP430 ist natürlich 
noch ne Ecke besser.

von S. Landolt (Gast)


Lesenswert?

> Im Power Down gehts auch runter bis 0.15 uA.

Schon klar, aber ich dachte, er benötigt eine RTC für die 15 Minuten.

von c-hater (Gast)


Lesenswert?

Peter D. schrieb:

> In der Regel wird der Eigenverbrauch des MC da keine Rolle mehr spielen.

Genau.

> Von Vorteil ist aber, daß der AVR (1,8..5,5V) keinen Spannungsregler
> braucht. Ein Spannungsregler zieht ja auch Strom.

Jepp. Dazu kommt, dass sich der AVR natürlich auch auf 1MHz oder gar 
sehr viel weniger heruntertakten läßt. Wenn man sich auf interne 
Taktquellen beschränkt, könnte z.B. konkret der M328P mit minimal 
128kHz/256=500Hz betrieben werden.

Einen Sinn ergibt sowas natürlich allenfalls, wenn er lange Idle sein 
muss, statt in den PowerOff gehen zu können. Das zeugt dann aber mit 
einiger Wahrscheinlichkeit (wenn auch nicht sicher) von einem 
grundsätzlich schlechten Konzept der Gesamtlösung...

MSP430 als Stromsparwunder? Das ist seeehr lange her. Hält sich aber 
hartnäckig. Vor allem in den Köpfen von Leuten, die nicht selber rechnen 
und vergleichen können...

von Andreas M. (amesser)


Lesenswert?

nRF52811: 1.5µA Power Down mit RTC Wake, mit eingebautem Bluetooth. 
Typisch 15mA im Betrieb (Wenn der Bluetooth sendet). 64 Mhz Cortex-M4

Edit: Zu blöd zum Datenblatt lesen...

: Bearbeitet durch User
von Oberaufseher (Gast)


Lesenswert?

Sven Scholz schrieb:
> Voraussetzung: Ich muss den MCU selbst noch löten können. :-)

Aber doch nicht etwa mit einem Lötkolben?

von Jim M. (turboj)


Lesenswert?

Sven Scholz schrieb:
> Voraussetzung: Ich muss den MCU selbst noch löten können. :-)

Mit den NRF52x gäbe es fertige Module z.B. von SparkFun.

Ich hätte hier ein fertiges Beispiel mit <100µA Verbrauch über 10s 
gemittelt bei 1 Hz Temperaturmessung (2xNTC) und Datenübertragung via 
Bluetooth Low Energy. Das ist noch mit dem älteren NRF51422. Dabei 
braucht die Analogtechnik (externer ADC) den größeren Anteil.

Moderne µC haben übrigens mittlererweile DC/DC Wandler eingebaut. 
Korrekt beschaltet ziehen die bei höhrer Betriebsspannung weniger 
Strom...

c-hater schrieb:
> Wenn man sich auf interne
> Taktquellen beschränkt, könnte z.B. konkret der M328P mit minimal
> 128kHz/256=500Hz betrieben werden.

Heutzutage ist "Race to idle" oft besser, denn dann kann man die 
Taktquelle längere Zeit ganz abschalten. Ein 32kHz Uhrenquarz zieht nur 
rund 1µA bis zum aufwecken.

von c-hater (Gast)


Lesenswert?

Jim M. schrieb:

> Heutzutage ist "Race to idle" oft besser, denn dann kann man die
> Taktquelle längere Zeit ganz abschalten. Ein 32kHz Uhrenquarz zieht nur
> rund 1µA bis zum aufwecken.

Das kann ein Mega328P (und auch viele andere AVR8, inbesondere praktisch 
alle ATmega) außerdem auch noch. *Zusätzlich' zu den ganzen möglichen 
Quellen für den Systemtakt und deren vielfältige 
Manipulationsmöglichkeiten...

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Sven Scholz schrieb:
> Jetzt sind mir die TI MSP430 Mikrocontroller ins Auge gefallen.

Veraltet.

Es gibt viele uC heute die weniger Strom brauchen, auch aktiv.

Da du aber offenbar keine Aktivität und besondere Zeitgenauigkeit
brauchst im sleep, so daß dir der watchdog reicht, ist der ATmega schon 
ok.
Wenn du ein LCD Display multiplexen müsstest oder so sähe das anders 
aus.

Wenn du zeitgenauer warten musst und einen Quarz laufen lässt gibt es 
heute uC die dabei weniger Strom als der ATmega brauchen. PicoPower um 
bei AVR zu bleiben.

von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

c-hater schrieb:
> MSP430 als Stromsparwunder? Das ist seeehr lange her. Hält sich aber
> hartnäckig.

Sieht halt erstmal so aus wenn man einen ersten Blick ins DaBla wirft 
und sieht, dass das Teil nur 75nA im Sleep braucht bei 3V Vcc. Da kommt 
ein Atmega nicht hin ;)

von c-hater (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

M. K. schrieb:
> c-hater schrieb:
>> MSP430 als Stromsparwunder? Das ist seeehr lange her. Hält sich aber
>> hartnäckig.
>
> Sieht halt erstmal so aus wenn man einen ersten Blick ins DaBla wirft
> und sieht, dass das Teil nur 75nA im Sleep braucht bei 3V Vcc. Da kommt
> ein Atmega nicht hin ;)

Tatsächlich? Also ich sehe da ca. 100nA. Das ist zumindest sehr nahe 
dran...

von M. K. (sylaina)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

c-hater schrieb:
> Tatsächlich? Also ich sehe da ca. 100nA. Das ist zumindest sehr nahe
> dran...

Es kommt auf den genauen MSP430 an, schau mal der MSP430FR2000 geht 
sogar auf 34 nA runter im Shutdown, vgl Anhang ;)
Da kommt ein Atmega nicht hin. Bei weitem nicht.

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


Lesenswert?

M. K. schrieb:
> Es kommt auf den genauen MSP430 an, schau mal der MSP430FR2000 geht
> sogar auf 34 nA runter im Shutdown, vgl Anhang ;)
> Da kommt ein Atmega nicht hin. Bei weitem nicht.

In der Praxis macht das keinen Unterschied, ob der MC nun 34nA oder 1µA 
verbraucht.

von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

Peter D. schrieb:
> In der Praxis macht das keinen Unterschied, ob der MC nun 34nA oder 1µA
> verbraucht.

Ich denke, das kommt auf die Anwendung an aber ja, ich denke auch, dass 
die Zahl der Anwendungen, wo man diesen Unterschied merkt, sehr 
überschaubar ist ;)

von S. Landolt (Gast)


Lesenswert?

Es war von "Batterie(n)" die Rede: wenn wir mal eine Knopfzelle mit 
vielleicht 150 mAh zugrundelegen, so kommen wir bei einem Strom von 1.5 
uA, nur den uC gerechnet, auf eine Betriebsdauer von rund elfeinhalb 
Jahren.
  Vor einer weiteren Diskussion um Nanoampere würde ich die näheren 
Voraussetzungen dieses Vorhabens abwarten.

von M. K. (sylaina)


Lesenswert?

S. Landolt schrieb:
> Vor einer weiteren Diskussion um Nanoampere würde ich die näheren
> Voraussetzungen dieses Vorhabens abwarten.

Das sehe ich genauso. Im Moment ist das alles mehr Stochern im Nebel. 
Mir gings in erster Linie auch nur um

c-hater schrieb:
> MSP430 als Stromsparwunder? Das ist seeehr lange her. Hält sich aber
> hartnäckig. Vor allem in den Köpfen von Leuten, die nicht selber rechnen
> und vergleichen können.

und wenn man halt mal das Datenblatt erstmal nur überfliegt sieht es 
halt schon so aus als sei ein MSP430 schon stromsparender als ein 
Atmega, daher wundert mich das nicht. ;)

von Johannes S. (Gast)


Lesenswert?

läuft bei den 34 nA denn auch ein Self wake up timer? Ich habe für 
Sensoren mit dem RFM einen LPC812 benutzt, der braucht im deep power 
down auch nur 170 nA, aber mit dem Timer kommt dann noch 1 µA dazu. Mit 
dem Timer sind sehr lange Intervalle möglich, aber der langsame RC Oszi 
ist natürlich nicht besonders genau und stark temperaturabhängig.
Der µC startet mit 12 MHz und 1,4 mA, kann aber auch im Betrieb 
runtergetaktet werden und geht dann auf ca. 0,5 mA runter.
Beim Senden kann man auch einiges sparen wenn die Telegramme so kurz wie 
möglich gehalten werden, da gibt es ja einen 45 mA Peek beim RFM69 ohne 
H, mit H bis 130 mA, aber die ist in D ja nicht zulässig im ISM Band.

An einem Problem hatte ich länger gesucht: wenn der LPC im deep power 
down ist, dann schaltet er auch die Ausgänge komplett ab. Das führte zu 
floatenden Signalen am RFM und das hat der mit hohem Stromverbrauch 
bestraft. Lösung waren feste PullUp R an den RFM Eingängen.

von Georg M. (g_m)


Lesenswert?

> LowPower MCU

Renesas R7F0E (ARM Cortex): 20µA/MHz

https://www.renesas.com/eu/en/solutions/key-technology/sotb/products.html

von ELP (Gast)


Lesenswert?

Georg M. schrieb:
>> LowPower MCU
>
> Renesas R7F0E (ARM Cortex): 20µA/MHz
>
> https://www.renesas.com/eu/en/solutions/key-technology/sotb/products.html

Deep Standby: 150 nA with real-time clock source and reset manager

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.