سوء تفاهم 4: طراحی کم مصرف

اشتباه رایج 17: این سیگنال های اتوبوس همگی توسط مقاومت ها کشیده می شوند، بنابراین من احساس آرامش می کنم.

راه حل مثبت: دلایل زیادی وجود دارد که چرا سیگنال ها باید بالا و پایین کشیده شوند، اما همه آنها نیازی به کشیدن ندارند. مقاومت pull-up و pull-down یک سیگنال ورودی ساده را می کشد و جریان کمتر از ده ها میکرو آمپر است، اما هنگامی که یک سیگنال هدایت شده کشیده می شود، جریان به سطح میلی آمپر می رسد. سیستم فعلی اغلب هر کدام 32 بیت داده آدرس دارد، و ممکن است وجود داشته باشد اگر گذرگاه ایزوله 244/245 و سایر سیگنال ها بالا کشیده شوند، چند وات برق مصرفی در این مقاومت ها مصرف می شود (از مفهوم استفاده نکنید 80 سنت در هر کیلووات ساعت برای درمان این چند وات مصرف برق، دلیل آن پایین است نگاه کنید).

اشتباه رایج 18: سیستم ما با ولتاژ 220 ولت تغذیه می شود، بنابراین نیازی به مصرف برق نداریم.

راه حل مثبت: طراحی کم مصرف نه تنها برای صرفه جویی در مصرف برق، بلکه برای کاهش هزینه ماژول های قدرت و سیستم های خنک کننده و کاهش تداخل تشعشعات الکترومغناطیسی و نویز حرارتی به دلیل کاهش جریان است. با کاهش دمای دستگاه، عمر دستگاه نیز به همان نسبت افزایش می‌یابد (دمای کار یک دستگاه نیمه‌رسانا 10 درجه افزایش می‌یابد و عمر آن به نصف کاهش می‌یابد). مصرف برق باید در هر زمان در نظر گرفته شود.

اشتباه رایج 19: مصرف برق این تراشه های کوچک بسیار کم است، نگران نباشید.

راه حل مثبت: تعیین میزان مصرف انرژی تراشه نه چندان پیچیده داخلی دشوار است. عمدتاً توسط جریان روی پین تعیین می شود. یک ABT16244 کمتر از 1 میلی آمپر بدون بار مصرف می کند، اما نشانگر آن هر پین است. می تواند بار 60 میلی آمپر (مانند تطبیق مقاومت ده ها اهم) را هدایت کند، یعنی حداکثر توان مصرفی یک بار کامل می تواند به 60*16=960 میلی آمپر برسد. البته فقط جریان منبع تغذیه خیلی زیاد است و گرما روی بار می افتد.

 

اشتباه رایج 20: چگونه با این پورت های I/O استفاده نشده CPU و FPGA برخورد کنیم؟ می توانید آن را خالی بگذارید و بعداً در مورد آن صحبت کنید.

راه حل مثبت: اگر پورت های I/O استفاده نشده به صورت شناور باقی بمانند، ممکن است با کمی تداخل از دنیای خارج به سیگنال های ورودی مکرر نوسانی تبدیل شوند و مصرف برق دستگاه های MOS اساساً به تعداد ورق های مدار گیت بستگی دارد. اگر به سمت بالا کشیده شود، هر پایه دارای جریان میکرو آمپر نیز خواهد بود، بنابراین بهترین راه این است که آن را به عنوان خروجی تنظیم کنید (البته هیچ سیگنال دیگری با رانندگی نمی توان به بیرون وصل کرد).

اشتباه رایج 21: درهای زیادی روی این FPGA باقی مانده است، بنابراین می توانید از آن استفاده کنید.

راه حل مثبت: توان مصرفی FGPA با تعداد فلیپ فلاپ های استفاده شده و تعداد فلیپ ها متناسب است، بنابراین مصرف برق یک نوع FPGA در مدارهای مختلف و زمان های مختلف ممکن است 100 برابر متفاوت باشد. به حداقل رساندن تعداد فلیپ فلاپ ها برای چرخش با سرعت بالا راه اساسی برای کاهش مصرف برق FPGA است.

اشتباه رایج 22: حافظه سیگنال های کنترلی زیادی دارد. برد من فقط باید از سیگنال های OE و WE استفاده کند. انتخاب چیپ باید به زمین باشد، به طوری که داده ها در طول عملیات خواندن بسیار سریعتر خارج شوند.

راه حل مثبت: مصرف برق اکثر حافظه ها زمانی که انتخاب تراشه معتبر است (بدون توجه به OE و WE) بیش از 100 برابر بیشتر از زمانی است که انتخاب تراشه نامعتبر است. بنابراین باید از CS تا حد امکان برای کنترل تراشه استفاده کرد و سایر الزامات نیز رعایت شود. می توان عرض پالس انتخاب تراشه را کوتاه کرد.

اشتباه رایج 23: کاهش مصرف برق کار پرسنل سخت افزاری است و ربطی به نرم افزار ندارد.

راه حل مثبت: سخت افزار فقط یک مرحله است، اما نرم افزار اجرا کننده است. دسترسی تقریباً به هر تراشه در اتوبوس و چرخش هر سیگنال تقریباً توسط نرم افزار کنترل می شود. اگر نرم‌افزار بتواند تعداد دسترسی‌ها به حافظه خارجی را کاهش دهد (استفاده از متغیرهای ثبت بیشتر، استفاده بیشتر از CACHE داخلی و غیره)، پاسخ به موقع به وقفه‌ها (وقفه‌ها اغلب در سطح پایین فعال با مقاومت‌های pull-up هستند) و موارد دیگر. اقدامات خاص برای بردهای خاص همگی به کاهش مصرف برق کمک زیادی می کنند. برای اینکه برد به خوبی بچرخد باید سخت افزار و نرم افزار را با دو دست گرفت!

اشتباه رایج 24: چرا این سیگنال ها بیش از حد هستند؟ تا زمانی که مسابقه خوب باشد، می توان آن را حذف کرد.

راه حل مثبت: به جز چند سیگنال خاص (مانند 100BASE-T، CML)، overshoot وجود دارد. تا زمانی که خیلی بزرگ نباشد، لزوماً نیازی به تطبیق ندارد. حتی اگر همسان باشد، لزوماً با بهترین ها مطابقت ندارد. به عنوان مثال، امپدانس خروجی TTL کمتر از 50 اهم و برخی حتی 20 اهم است. اگر از چنین مقاومت تطبیقی ​​بزرگی استفاده شود، جریان بسیار زیاد خواهد بود، مصرف برق غیرقابل قبول خواهد بود و دامنه سیگنال برای استفاده بسیار کم خواهد بود. علاوه بر این، امپدانس خروجی سیگنال عمومی هنگام خروجی سطح بالا و خروجی سطح پایین یکسان نیست و همچنین امکان دستیابی به تطابق کامل وجود دارد. بنابراین، تطبیق سیگنال های TTL، LVDS، 422 و سایر سیگنال ها تا زمانی که بیش از حد به دست آمده باشد، قابل قبول است.