Занимательная микроэлектроника

С точки зрения энергосбережения более интересны остальные режимы, которые не очень сильно отличаются друг от друга. Во всех моделях AVR без исключения имеется наиболее универсальный режим Power Down, при котором отключаются все внутренние тактовые сигналы. Потребление МК при этом снижается до нескольких микроампер. Вывести МК из такого состояния можно лишь внешним прерыванием (и то не всяким, о чем далее) или сбросом, т. е. выключением/включением питания, подачей внешнего сигнала Reset или сигналом от сторожевого таймера (последним мы займемся в конце этой главы). Вывод из состояния «сна» в режиме Power Down занимает довольно много времени, и это время еще требуется контролировать с помощью конфигурационных битов.

Потому мы здесь будем рассматривать его модификацию под названием Standbye. В этом режиме выключается все, кроме тактового генератора, что несколько повышает потребление (до десятков микроампер), зато вывод из «сна» занимает всего 6 машинных тактов. Так как Standbye имеется не во всех AVR семейства Mega, а в семействах Classic и Tuny его нет вообще, то для этих МК можно без переделок задавать обычный режим Power Down, не забывая только, что пробуждение тогда может длиться до более чем 10 мс (это важно, например, если МК управляется случайными сигналами и промежуток между ними может быть короче времени «пробуждения» — сигнал попросту потеряется).

Внешние прерывания, которыми можно вывести МК из режима Standbye, — это прерывания INTO, INTI и INT2 (если последнее имеется в данной модели). Однако сначала требуется тщательно изучить их режимы, т. к. они делятся на синхронные и асинхронные. Мы уже знаем из главы 12, что синхронные прерывания — это те, которые обнаруживаются лишь в момент прихода фронта тактового импульса. Их преимущество в практически мгновенном обнаружении сигнала на прерывание, но в режиме «сна», когда тактовые сигналы отключены, они, естественно, не могут быть обнаружены. К синхронным относятся прерывания по фронту и по спаду INTO и INT1. Режим прерывания по низкому уровню асинхронный, потому он пригоден для «пробуждения» МК. Кроме этого, очень удобно, если МК поддерживает прерывание INT2, поскольку оно имеет режимы только по фронту или по спаду, которые обнаруживаются асинхронно, в отличие от INTO и INT1 (из основных представителей семейства Mega INT2 нет только у ATmega8).

Очень важный момент здесь — ответ на вопрос: а что, собственно, будет делать МК, если его «разбудить» по прерыванию? Если это происходит в результате сброса (от любого источника), то выполняется, естественно, процедура начальной загрузки, как при включении питания. А «разбуженный» внешним прерыванием контроллер сделает совсем другое: в первую очередь он выполнит процедуру прерывания, которое его разбудило, а после этого перейдет к выполнению команды, следующей после sleep, на которой выполнение программы было прервано уходом в состояние «сна». Такая определенность очень важна. Хочу обратить также внимание, что команда sleep игнорируется, если она расположена внутри обработчика прерывания, она допустима лишь в тексте основной программы. Этот момент в фирменных руководствах явно не прописан, потому обратите на него особое внимание.

Измеритель давления и температуры в автономном режиме

Покажем возможную схему действий на примере нашего измерителя температуры и давления из главы 15 (без часов и записи в память). Схема его была приведена на рис. 15.2, и мы помним, что там не показана индикация (она такая же, как у часов на рис. 14.2, только используются другие разряды портов). В принципе можно было бы использовать ЖК-индикаторы, и тогда срок службы батарей сильно увеличивается (и их количество можно уменьшить, см. далее), но это потребует заметного изменения системы управления индикаторами (на ЖК, напомню, надо подавать переменное напряжение). К тому же подобрать удобный и эстетичный ЖК-индикатор для нашей конкретной цели — тоже отдельная и непростая задача. Чтобы не уходить в сторону от темы, я решил не останавливаться на этом вопросе: оставим LED-индикаторы, как более яркую иллюстрацию особенностей программирования режима энергосбережения.

Не забудем, что аналоговая часть потребляет сама по себе не менее 3 мА, потому ее придется отключать принудительно. Вариант батарейного источника питания для измерителя в автономном режиме, сделанный с учетом этого обстоятельства, показан на рис. 17.1. Один набор батарей служит здесь для обеспечения всех напряжений, причем напряжение аналоговой части (положительное и отрицательное) формируется с помощью инвертора, входящего в состав микросхемы P6BU-0505Z фирмы PEAK Electronic. Входное напряжение для этого DC/DC-преобразователя берется от стабилизатора цифровой части схемы.

Рис. 17.1.Батарейный источник питания для измерителя температуры и давления