根据具体的应用,每天充电一次是可以忍受的,不过消费者明显更喜欢充电一次即可连续使用一周甚至更久的解决方案。我们再来考虑一下玻璃破碎检测器和电机监控器。在一家拥有数千个电机的大型工厂中,哪怕每隔一周为电池充一次电也是一个不切实际的解决方案。最终,将 MCU 的低功耗优势与DSP 的增强性能相结合,可让推理边缘计算的智能程度和数据处理能力实现重大突破。但这需要更先进的硬件。
老问题,新办法
想象一下,如果 MCU 具备数字信号处理引擎和专用硬件加速器的某些预处理能力。这些 MCU 可以迅速唤醒以筛选数据或执行 FFT,但也可以在待机模式下利用比较器和ADC 来了解何时唤醒。这样不仅可在各种工业和消费性应用中获得实时结果,还能降低系统功耗,让电池寿命达到数年之久,而不是数天。
尽管如今的某些 MCU 支持多种 DSP 加速器,但它们倾向于将中央处理单元 (CPU) 的能力发挥到极致,这样就导致会消耗大量的能源。MCU 中新加入的使能 DSP 协处理器(例如MSP430™ MCU 平台上引入的低功耗加速器 (LEA))以节能和具有成本效益的方式提升了性能水平,从而弥补了 MCU 与低端 DSP 之间的差距。专用硬件中具有 LEA 模块的 MCU 可执行 DSP 功能,因此允许硬件进入低功耗模式,从而降低系统总体功耗并执行更复杂的推理计算。这样,应用将:
A.更多地处于低功耗模式下,从而有效降低总体应用功耗;或者B.专注于计算,以提高应用的频率。
C.允许应用执行其他功能,例如在 IoT 应用中与主节点进行无线通信。
随着时间的推移,为使互联设备越来越普及,特别是考虑到更加智能的 MCU 能够以低成本、高能效的方式让互联设备快速、方便地为用户提供数据,所有这些选项都变得至关重要。
基于 FFT 的应用,没有 LEA 模块
基于 FFT 的应用,使用 LEA 模块
LEA 模块是位于各个 MSP430 器件内的矢量数学引擎。此模块可执行信号处理、矩阵乘法以及在应用程序运行时通常需要耗费大量时间和能源进行计算的其他运算。LEA 模块是一个低功耗协处理器,在运行时无需任何 CPU 干预,可执行运算并在执行完功能后触发中断。LEA 模块基于在配置期间提供的命令运行,这些命令根据配置用作内存输入或输出缓冲器和运算类型的指针。专门为 MSP430 MCU 打造并优化的 MSP DSP 库让这些命令变得简单易用,能够让程序员实现所选 DSP 应用。当器件上具有 LEA 模块时,编译器除了使用已实施的 MSP C 代码优化威廉希尔官方网站
以外,还会自动使用此模块来优化性能。
具有 LEA 的 MSP430FR5994 MCU
MSP430FR5994 MCU 方框图
MSP430F599x 微控制器是采用这种新型 LEA模块外设的领先器件。这些高性能的 16 位 MCU 具有屡获殊荣的超低功耗架构、最大 256KB 的嵌入式铁电随机存取存储器 (FRAM) 以及多种灵活高效的外设,构成了一个适用于很多数字信号处理应用的绝佳 MCU 平台。
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