侵权投诉

器件上的大部分可用I/O接口都没有得到使用?

玩转单片机 2020-07-01 16:54 次阅读

记得有一次,客户拿着处理器板走进我的办公室,说它的功耗太大,耗尽了电池电量。由于我们曾骄傲地宣称该处理器属于超低功耗器件,因此举证责任在我们这边。我准备按照惯例,一个一个地切断电路板上不同器件的电源,直至找到真正肇事者,这时我想起不久之前的一个类似案例,那个案例的“元凶”是一个独自挂在供电轨和地之间的LED,没有限流电阻与之为伍。LED最终失效是因为过流,还是纯粹因为它觉得无聊了,我不能完全肯定,不过这是题外话,我们暂且不谈。

从经验出发,我做的第一件事是检查电路板上有无闪闪发光的LED。但遗憾的是,这次没有类似问题的希望曙光。另外,我发现处理器是板上的唯一器件,没有其他器件可以让我归咎责任。客户接下来抛出的一条信息让我的心情更加低落:通过实验室测试,他发现功耗和电池寿命处于预期水平,但把系统部署到现场之后,电池电量快速耗尽。此类问题是最难解决的问题,因为这些问题非常难以再现“第一案发现场”。这就给数字世界的问题增加了模拟性的无法预测性和挑战,而数字世界通常只是可预测的、简单的1和0的世界。

我能探究的只有这两个方面。结果是,问题同内核方面没有任何关系,因此必然与I/O有关。这时,客户表示他使用该处理器纯粹是为了计算,I/O活动极少。事实上,器件上的大部分可用I/O接口都没有得到使用。

“等等!有些I/O您没有使用。您的意思是这些I/O引脚未使用。您是如何连接它们的?”

“理所当然,我没有把它们连接到任何地方!”

“原来如此!”

这是一个令人狂喜的时刻,我终于找到了问题所在。虽然没有沿路尖叫,但我着实花了一会工夫才按捺住兴奋之情,然后坐下来向他解释。

典型CMOS数字输入类似下图:

图1.典型CMOS输入电路(左)和CMOS电平逻辑(右)

当以推荐的高(1)或低(0)电平驱动该输入时,PMOS和NMOS FET一次导通一个,绝不会同时导通。输入驱动电压有一个不确定区,称为“阈值区域”,其中PMOS和NMOS可能同时部分导通,从而在供电轨和地之间产生一个泄漏路径。当输入浮空并遇到杂散噪声时,可能会发生这种情况。这既解释了客户电路板上功耗很高的事实,又解释了高功耗为什么是随机发生的。

图2.PMOS和NMOS均部分导通,在电源和地之间产生一个泄漏路径

某些情况下,这可能引起闩锁之类的状况,即器件持续汲取过大电流,最终烧毁。可以说,这个问题较容易发现和解决,因为眼前的器件正在冒烟,证据确凿。我的客户报告的问题则更难对付,因为当您在实验室的凉爽环境下进行测试时,它没什么问题,但送到现场时,就会引起很大麻烦。

现在我们知道了问题的根源,显而易见的解决办法是将所有未使用输入驱动到有效逻辑电平(高或低)。然而,有一些细微事项需要注意。我们再看几个CMOS输入处理不当引起麻烦的情形。我们需要扩大范围,不仅考虑彻底断开/浮空的输入,而且要考虑似乎连接到适当逻辑电平的输入。

如果只是通过电阻将引脚连接到供电轨或地,应注意所用上拉或下拉电阻的大小。它与引脚的拉/灌电流一起,可能使引脚的实际电压偏移到非期望电平。换言之,您需要确保上拉或下拉电阻足够强。

如果选择以有源方式驱动引脚,务必确保驱动强度对所用的CMOS负载足够好。若非如此,电路周围的噪声可能强到足以超过驱动信号,迫使引脚进入非预期的状态。

我们来研究几种情形:

在实验室正常工作的处理器,在现场可能莫名重启,因为噪声耦合到没有足够强上拉电阻的RESET(复位)线中。

图3.噪声耦合到带弱上拉电阻的RESET)引脚中,可能引起处理器重启

2.想象CMOS输入属于一个栅极驱动器的情况,该栅极驱动器控制一个高功率MOSFET/IGBT,后者在应当断开的时候意外导通!简直糟糕透了。

图4.噪声过驱一个弱驱动的CMOS输入栅极驱动器,引起高压总线短路

另一种相关但不那么明显的问题情形是当驱动信号的上升/下降非常慢时。这种情况下,输入可能会在中间电平停留一定的时间,进而引起各种问题。

图5.CMOS输入的上升/下降很慢,导致过渡期间暂时短路

我们已经在一般意义上讨论了CMOS输入可能发生的一些问题,值得注意的是,就设计而言,有些器件比其他器件更擅长处理这些问题。例如,采用施密特触发器输入的器件能够更好地处理具有高噪声或慢边沿的信号。

我们的一些最新处理器也注意到这种问题,并在设计中采取了特殊预防措施,或发布了明确的指南,以确保运行顺利。例如,ADSP-SC58x/ADSP-2158x数据手册清楚说明了有些管脚具有内部端接电阻或其他逻辑电路以确保这些管脚不会浮空。

最后,正如大家常说的,正确完成所有收尾工作很重要,尤其是CMOS数字输入。

原文标题:为什么我的处理器这么耗电?原因不只是一个小小的限流电阻...

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AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

美半导体的AR0237AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)×1088(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237AT可以产生非常清晰,清晰的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 卓越的低光性能 采用安森美半导体DR-Pix技术的最新3.0米像素具有双转换增益 高达1080p 60 fps的全高清支持,实现卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持用于外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 ...
发表于 08-13 13:47 305次 阅读
AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

AR0238 RGB-IR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 RGB-IR

RGB-IR是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)x 1088(V)。它采用滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如像素内合并,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围场景性能而设计,可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0238 RGB-IR集成了在一个传感器中进行白天彩色成像和夜间近红外成像的能力,无需机械红外截止滤波器,这种滤波器可能响亮,大,导致重新聚焦问题并且维护成本高,非常适合家庭安全和其他监控应用,其中照明条件可能会在相机预期工作期间发生剧烈变化。 特性 卓越的低光性能 具有双转换增益的DR-PIX(TM)技术 高达1080p 60 fps的全高清支持,提供卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 片上锁相环(PLL)振荡器 支持行交错T1 / T2读出以启用HDR处理在ISP...
发表于 08-13 11:04 356次 阅读
AR0238 RGB-IR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7  RGB-IR

AR0234AT 带全局快门的1 / 2.6英寸2.3 Mp CMOS数字图像传感器

AT是1 / 2.6英寸2Mp CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1920(H)x 1200(V)。它采用了全新的创新全局快门像素设计,针对以每秒120帧的全分辨率精确快速捕捉移动场景进行了优化。该传感器可在低光和明亮场景下产生清晰,低噪声的图像。它包括复杂的相机功能,如自动曝光控制,窗口,行跳过模式,列跳过模式,像素分级以及视频和单帧模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0234AT产生极其清晰,锐利的数字图像,具有业界领先的全局快门效率,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为包括汽车车厢系统在内的广泛应用的理想选择。 特性 卓越的低光和红外性能 高清视频(1080p120) 4通道MIPI或并行数据接口 自动黑电平校准(ABLC) 感兴趣区域(ROI)的可编程控制 水平和垂直镜像,窗口和像素分级 ...
发表于 08-13 11:03 508次 阅读
AR0234AT 带全局快门的1 / 2.6英寸2.3 Mp CMOS数字图像传感器

AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928Hx1088V。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0230AT可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 高动态范围 应用 汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-13 11:03 402次 阅读
AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

ARX3A0 560 x 560超低功耗CMOS图像传感器 基于2.2μmBSI像素 最高可达每秒360帧

是一款突破性的CMOS成像传感器。 ARX3A0设计为超小型(1/10英寸光学格式)和超低功耗,为物联网设备,无人机和机器人技术带来了新的选择。该产品具有创新的超级低功耗模式,在激活时功耗小于2.5mW,可以检测运动(或照明条件的变化)并唤醒系统的其余部分。能够达到每秒360帧意味着在许多情况下,ARX3A0可以像全局快门传感器一样工作,同时仍具有2.2μm滚动快门像素的功率,尺寸和性能的所有优势。评估套件和我们行业领先的DevWare评估软件是可用的。请联系您当地的安森美半导体销售代表。 特性 优势 超小1/10英寸光学格式 几乎可以放入任何寻找相机的设备中。 超低功耗操作 适合电池供电的相机 高帧率(360 fps) 可以滚动快门传感器的工作方式类似于全局快门传感器 车载框架保险杠 ...
发表于 08-13 11:02 486次 阅读
ARX3A0 560 x 560超低功耗CMOS图像传感器 基于2.2μmBSI像素 最高可达每秒360帧

AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)x 1088(V)。它采用滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如像素内合并,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围场景性能而设计,可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 具有双转换增益的DR-PIX™技术 全高清支持1080p 60 fps,提供卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 片上锁相环(PLL)振荡器 支持线路交错T1 / T2读出以在ISP芯片中启用HDR处理 基于位置的集成颜色和镜头阴影校正 用于精确帧率控制的从属模式 ...
发表于 08-13 11:01 272次 阅读
AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

是一款采用SuperPD™PDAF技术的13万像素CMOS成像传感器。这款先进的传感器具有独特的PDAF微透镜和PDAF图案技术,在低光照条件下具有出色的自动对焦性能。采用1.1μm像素构建,提供符合行业标准的1 / 3.2“光学格式,使AR1337具有适合大批量设计的尺寸。图像质量由领先的量子效率和灵敏度驱动,同时保持低读取噪声。这种组合可在明亮的日光或低室内照明条件下提供出色的图像。 AR1337以每秒30帧的速度运行在13 MP,并支持每秒30帧的4k2k视频和高达每秒60帧的全高清1080P视频。 特性 优势 SuperPD™PDAF技术 领先的低光自动对焦性能 独特的PDAF图案和微透镜技术 高精度相位检测自动聚焦(PDAF)功能 片上坏像素校正和AF计算 简化的相机模块积分校准和与后端应用处理器的集成 具有低读取噪声的高量子效率和灵敏度 卓越的图像质量,尤其是在光线不足 应用 终端产品 智能手机相机 平板电脑相机 智能手机 平板电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 199次 阅读
AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

HS是一款1080万像素,1英寸光学格式图像传感器,结合了高分辨率成像和3.4微米DR-Pix(动态响应像素),可动态调整以提供卓越的低光性能。在全分辨率下,AR1011HS提供60帧/秒(fps)视频;同时跳至120 fps的1080p高清模式。该传感器非常适合需要高分辨率的高端监控摄像系统,如电子平移,倾斜,变焦(ePTZ)等具有惊人的低光能力的功能。 4K超高清(3840 x 2190)分辨率为每秒60帧的模式,使传感器也成为专业消费类广播相机的理想选择。 应用 相机 安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 123次 阅读
AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

美半导体的AR0239是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1936(H)×1188(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0239可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 以90 fps的速度拍摄2.3Mp以获得出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.7英寸 1080p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 3.0um大背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2 / T3读数以启用HDR处理ISP芯片处于1080P和30fps 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口: - HiSPi(SLVS) - 4个车道 - MIPI CSI-2 - 4车道 - 平行 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 多相机同步支持 高速可配置上下文切换 具有灵...
发表于 07-29 16:02 286次 阅读
AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用突破性的1.1μm像素技术,通过领先的灵敏度,量子效率和线性全阱提供卓越的低光图像质量。这使得图像质量可以与数码相机相媲美。 AR1335采用专注于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是智能手机和其他移动设备应用的理想选择。它集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR1335传感器可以高达每秒30帧(fps)的速度生成全分辨率图像,并支持高级视频模式,包括4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特性 13MP CMOS传感器,采用先进的1.1μm像素BSI技术 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以降低带宽 启用立体视频捕获的3D同步控制 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程控制器:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 两个片上锁相环路(PLL)振荡器,具有超低噪声性能 片上...
发表于 07-29 16:02 240次 阅读
AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

美半导体专注于卓越的像素性能,为该传感器的卓越图像质量奠定了基础,具有卓越的色彩精度,低光灵敏度和低噪声水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素数字图像传感器集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程,功耗非常低。 应用 移动 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 152次 阅读
AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

AR0261 CMOS图像传感器 2 MP 1/6

美半导体的AR0261是一款200万像素传感器,可提供原始1080p分辨率和卓越的图像质量,满足严格的外形尺寸要求(z高度小于3.5mm),适用于移动,平板电脑和移动设备中的超薄全高清视频应用笔记本市场。该传感器具有1/6英寸光学格式和采用安森美半导体A-PixHS(tm)技术的新1.4微米像素,可提供出色的低光性能。新型传感器提供1080p / 60fps或720p / 60fps的高清视频,对于清晰,清晰的视频捕捉至关重要。 特性 具有高级1.4um像素BSI的2 MP CMOS传感器技术 数据接口:1和2通道移动行业处理器接口(MIPI) 可用于MIPI接口的比特深度压缩:10-8和10-6为全帧速率应用启用低带宽接收器 启用立体视频捕获的3D同步控件 隔行扫描多重曝光读数,支持高动态范围(HDR)静止和视频应用 8.8kbits一次性可编程存储器(OTPM),用于存储阴影校正系数和模块信息 可编程控制:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 用于改善EMI特性的片上双锁相环(PLL)振荡器结构 卓越的低光性能 低暗电流 简单的双线串行接口 ...
发表于 07-29 16:02 126次 阅读
AR0261 CMOS图像传感器 2 MP 1/6

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 389次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

图像传感器是一款1 / 3.2“光学格式1.4微米像素传感器,能够以每秒42帧的速度捕获其完整的8 MP传感器分辨率,以60fps的速度捕获1080P视频.A-PixHS(tm )技术将安森美半导体的第二代背照式(BSI)像素技术和先进的高速传感器架构结合在一起,实现了许多创新功能。它旨在实现低z高度相机模块,以满足OEM和移动设备制造商的需求。 特性 高动态范围 应用 移动 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 16:02 146次 阅读
AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5 近红外增强

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 5 Mp,60 fps,优异的视频性能 小光学格式(1 / 2.5英寸) 彩色滤光片阵列:RGB和单色 1440p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4条车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 近红外线增强 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 机器视觉...
发表于 07-29 16:02 288次 阅读
AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5  近红外增强