Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Pattern Generator (aus Speicher) mit < 1 mW Verlustleistung


von Klausi2 (klausi2)


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Hallo,

zur Ansteuerung einer energiesparenden Schaltung möchte ich ein 2bit 
Signal (also zwei digitale Signale gleichzeitig) aus einem Speicher 
ausgeben.
Denkbar wäre z.B. aus dem Flash oder RAM eines µC oder externen 
Speichers.

Anforderungen:

50ns "Samplerate"

2 MSamples je Kanal

Start über Trigger-Eingang

Die Schaltung (also µC + Speicher + Signalausgabe) soll möglichst nur < 
1mW Leistung verbrauchen. Das Signal ändert sich im Schnitt nur etwa 
alle 10-100 Samples, d.h. Energieverluste aufgrund "Toggeln" sind 
niedriger als 50ns.

Habt ihr Ideen mit welchem Controller/Speicher man so ein Signal 
möglicht effizient ausgeben könnte?

Danke
Klausi

von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Klausi2 schrieb:

> Habt ihr Ideen mit welchem Controller/Speicher man so ein Signal
> möglicht effizient ausgeben könnte?

Ganz klar: RP2040. Die beiden teuren ARM-Kerne können dabei sowieso 
komplett pennen (nach der Initialisierung des Systems).

Denn ab da das kann allein die PIO-Logik plus DMA ganz alleine 
erledigen. Und den Mastertakt der zwingend zu betreibenden Teile des 
Systems kann man im Übrigen auch noch auf 40MHz stellen.

Sollte insgesamt schon recht sparsam sein, jedenfalls sparsamer als 
alles mir sonst noch Bekannte, was die Anforderungen erfüllen könnte. 
Jedenfalls so weit es µC betrifft. Mit sparsamen FPGA geht sicher noch 
mehr (also eigentlich natürlich: weniger).

von Falk B. (falk)


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Jaja, schon wieder die Trolle und Träumer unterwegs . . .

von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Falk B. schrieb:
> Jaja, schon wieder die Trolle und Träumer unterwegs . . .

Wie meinen? Könntest du deine Einwendungen gegen Vorschläge ggf. auch 
mit irgendwelchen Fakten untermauern?

von Falk B. (falk)


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Ob S. schrieb:
> Wie meinen? Könntest du deine Einwendungen gegen Vorschläge ggf. auch
> mit irgendwelchen Fakten untermauern?

1mW sind 300uA@3,3V. Damit läuft dein RP2040 im Schlaf und die DMA haut 
nebenbei die Daten raus?

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Halte ich für unwahrscheinlich was passendes zu finden. Das 1mW brauch 
der MHz-Oszillator schon alleine.

LTC1799 bestätigt meine Vermutung.

Müßte man ein echt CMOS RAM oder Flash finden. Eventuell als FPGA, 
Coolrunner oder so.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Abdul K. schrieb:
> Müßte man ein echt CMOS RAM oder Flash finden. Eventuell als FPGA,
> Coolrunner oder so.

Wozu?

Beitrag "Re: Pattern Generator (aus Speicher) mit < 1 mW Verlustleistung"

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Was willst du damit sagen?

von Gustl B. (gustl_b)


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Er will sagen, dass das Gewünschte nicht machbar ist. 1 mW ist deutlich 
zu gering. Bei 10 mW sieht es vielleicht schon besser aus, wird aber 
auch damit noch sehr sportlich.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Mit 1,3mW kann man einen kompletten 2,4GHz Receiver bauen. Schon vor 
20J.

Ist eine Frage der beschaffbaren Bauelemente und knoff-hoff😉

---
Eine bessere Darstellung des Projekts würde vielleicht Lichtblicke 
ermöglichen...

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Wollte gerade das nochmal ergooglen und sehe die 1,3mW sind irgendwie 
sehr beliebt:

https://www.google.com/search?q=1.3mw+2.4ghz+teceiver&oq=1.3mw+2.4ghz+teceiver

von Falk B. (falk)


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Abdul K. schrieb:
> Wollte gerade das nochmal ergooglen und sehe die 1,3mW sind irgendwie
> sehr beliebt:

Hast du dich verschrieben? Es sind 1,21GW! Großer Gott! ;-)

von Rainer W. (rawi)


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Klausi2 schrieb:
> Habt ihr Ideen mit welchem Controller/Speicher man so ein Signal
> möglicht effizient ausgeben könnte?

Die Auswahl des Speichers wird auch davon abhängen, wie und bei welcher 
Gelegenheit die Signale in den Speicher gelangen sollen.
Sonst nützt die schönste Ausgabe nichts.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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Hiermit koennte das wohl mit 3mW machbar sein wenn
du mit dem interne Speicher auskommst:

https://www.silabs.com/mcu/32-bit-microcontrollers/efm32-gecko

Wenn du es sehr geschickt mit DMA, Sleepmode usw hinbekommst
dann koennte ich mir zumindest vorstellen das du dich den 1mW
annaeherst.

RP2040 vergiss mal ganz schnell. Ich glaube die Entwickler
von dem sind noch sehr feucht hinter den Ohren was Lowpower
und analog angeht.

Vanye

von Peter D. (peda)


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Klausi2 schrieb:
> Das Signal ändert sich im Schnitt nur etwa
> alle 10-100 Samples

Da bietet sich RLE an:
https://de.wikipedia.org/wiki/Laufl%C3%A4ngenkodierung

Da die Zeitbasis aber mit 20MHz durchlaufen muß, sind 1mW schon 
sportlich.

von Falk B. (falk)


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Vanye R. schrieb:
> RP2040 vergiss mal ganz schnell. Ich glaube die Entwickler
> von dem sind noch sehr feucht hinter den Ohren was Lowpower
> und analog angeht.

Das ist gar nicht das Haupteinsatzgebiet des Controllers.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
> Großer Gott! ;-)

Mach weiter so! 😘

von Andreas M. (amesser)


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Vanye R. schrieb:
> RP2040 vergiss mal ganz schnell. Ich glaube die Entwickler
> von dem sind noch sehr feucht hinter den Ohren was Lowpower
> und analog angeht.

Warum?

Ich hätte jetzt auch den RP2040 vorgeschlagen, mit dem RAM könne es 
gerade so passen:

- 256kB * 8 -> 2MBit
- Je nach Datenformat reicht eine PIO Unit als simpler Shifter
- Die PIO wird per DMA im Ringbuffermodus aus dem RAM gefüttert.
- Geschätzt reicht eine Instruktion in der PIO -> PIO Clock auf 20MHz
- Die ARM wird direkt nach der Initialisierung in den Sleep gesetzt, 
Clocks kann man soweit es geht runtersetzten

Vom Stromverbrauch her müsste man mal nachmessen, aber 1mW ist 
sportlich.

Andere Idee: QSPI Flash Baustein mit dem Pattern beschreiben. In 
"Dual-SPI" Read schalten und dann einfach nur noch ne 20MHz Clock 
anlegen. Die meisten Flashbausteine machen einen automatischen Wrap 
around am Ende des Speicherbereiches.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Vielleicht hat der TO ja schon eine gewisse Infrastruktur und die 1mW 
(für sein Hörgerät oder Bienenrucksack) sind additiv gemeint.

Mehr Input bitte!

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Warum?

Weil die hat nicht fuer Lowpower optimiert sind.

> Vom Stromverbrauch her müsste man mal nachmessen, aber 1mW ist
> sportlich.

Auf jedenfall wenn der Mikrocontroller die ganze zeit laufen
muss. Bei vielen modernen Controllern, wie halt den Geckos,
kann aber sehr viel weiterlaufen waehrend der Controller im
Sleepmode ist. Wenn man das glueck hat das die Hardware
dann sehr gut zum eigenen Problem passt dann kann man hier
viel Energie sparen. Allerdings wird man zur letztlichen
Auswahl des Controllers lange und gruendlich Datenblaetter lesen
muessen.

Vanye

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