АЦП и энергопотребление Опции

[data_stack]

Есть необходимость оцифровывать несколько сигналов, с разной частотой (2кГц, 256Гц, 16Гц) и разной разрядностью (8-12бит) и скидывать все это дело на карту памяти. Все это усложняется батарейным питанием. Как лучше поступить?

1. Вариант, запускать преобразование по таймеру, с самой большой частотой дискретизации, с максимальной разрядностью, по окончанию преобразования забирать через DMA. По заполнению буфера DMA, выдаст прерывание, после него заполнять другой буфер, а за это время разгребать то что накопилось. Чем нравится решение, тем что, наверное, будет время для сна. Чем не нравится - не гибко, это будет огромный массив, в который будут свалены все данные скопом. Придется вычленять нужные данные, преобразовывать их битность, затем распихивать по мелким массивам, чтобы отсортировать, затем снова правильно раскладывать.

2. Вариант постоянно преобразовывать значения АЦП и сразу складывать их через DMA в массив. Запускать таймер с частотой 2кГц, в прерывании забирать только нужные значения, сразу же преобразовывать и аккуратно складывать. Чем нравится, удобно, займет меньше места в оперативе. Чем не нравится, не понятно что получится с энергопотреблением, думаю что оно вырастет, этого не хотелось бы.

Еще вопрос: как лучше делать с т.з энергопотребления - копить большой буфер и скидывать на карту большим куском, или мелкими порциями

[AlanDrakes]

Итак, обобщу снова.
- DMA в L1 достаточно экономный.
- Оцифровывать несколько каналов можно в режиме ждущего преобразования (заранее собираете очередь преобразований, а затем запускаете по таймеру).
- DMA будет складывать посылки данных в буфер и по заполнению его на половину контроллер должен проснуться и обработать их первую часть, соответственно, по окончании буфера - вторую.
Потребление... Заранее предупрежу, что пишу на имеющийся лично у меня STM32L152.
RUN @8MHz, VCore = 2 - 2.5mA
SLEEP @8MHz, VCore = 2 - 0.6mA
Переферия:
ADC: 9uA * MHz (8) = 72uA.
GPIOA: 3.5uA * MHz (8) = 28uA.
DMA: 8uA * MHz (8) = 64uA.
ADC (режим преобразования) - 1.45mA
TIM2 (таймер для запуска преобразования) - 8uA * MHz (8) = 64uA.
Итого, ожидаемый ток: 0.6 + (0.072 + 0.028 + 0.064 + 0.064) = 0.828mA в режиме сна.
Считаем ток во время преобразования: Время преобразования на канал (худшее для мультиплексированных): 1uS * 10 каналов + PowerOnTime 3.5uS. Итого - 13.5uS + время преобразования. Обычно 4 + 12 тактов, что при 8 МГц даёт 0.5uS на преобразование. Итого - 13.5 + 4 = 17.5uS.
Частота выборки - 2000Sa/s = 500uS. 17.5 / 500 = 3.5% времени преобразование. В течении этого времени потребление должно возрасти на 1.45mA, плюс-минус 0.1mA.
При размере буфера в 40кБ, он будет заполняться 2 раза в секунду.
Таким образом, нужно будет писать данные на карту памяти те же 2 раза в секунду.

Итого, суммарный ток (не учитывая рабочее время на запись) будет:
0.828 * 0.965 + 1.45 * 0.035 = 0,79902 + 0,05075 = 0,84977
Приблизительно, 0.85mA это только преобразования и складирование их в RAM.
Остальной ток потребления будет зависеть от потребностей карты памяти и быстроты работы кода.

[jcxz]

TIM2 (таймер для запуска преобразования) - 8uA * MHz (8) = 64uA.

ТСу вроде как требуется оцифровывать три разных канала, каждый со своей частотой сэмплирования, причём частоты некратны друг другу (и не про какие допустимые погрешности частоты сэмплирования ТС не писал - а значит принимаем что нужно точно 2кГц, 256Гц и 16Гц).
И как Вы собрались запускать эти преобразования одним таймером с разными некратными друг другу частотами без пробуждения CPU и перепрограммирования таймера???
Я конечно не очень хорошо знаю периферию STM32, но сомневаюсь что TIM2 в нём способен формировать события на 3-х разных частотах, суммируя их на выходе в единый поток событий, да ещё переключать каналы АЦП в зависимости от события.
Такое умеет делать например АЦП в LPC4370 - ему можно задать довольно произвольную диаграмму работы нескольких каналов АЦП одновременно с разными частотами сэмплирования на связке ADC+DMA без участия CPU.
А вот в STM32L я думаю вряд-ли такое можно сделать не пробуждая ядро. А пробуждая ядро получите потребление близкое к потреблению RUN-моде на 8МГц.

ТС нужно или искать МК, в котором периферия позволяет работать АЦП по нескольким каналам одновременно с разными некратными частотами без участия ядра (например как сделано в LPC4370).
Либо искать МК с более экономичным ядром и работать на нём управляя АЦП программно ядром. Здесь я бы смотрел в сторону MSP430.

0.828 * 0.965 + 1.45 * 0.035 = 0,79902 + 0,05075 = 0,84977

А эти цифры вообще с потолка...