Este pequeno artigo tem por objetivo fazer a comparação de consumo dos microcontroladores de baixo consumo NXP LPC800 e Texas Instruments MSP430F58xx e 59xx ( Wolverine ).
Em modo ativo, a 1 MHz, o MSP430 Wolverine consome 100 micro Amperes, aproximadamente. O NXP LPC800, 450 micro Amperes.
O microcontrolador Texas Instruments Wolverine consome 20 nano Amperes em 1,8V. no modo mais econômico de energia, o modo 4.5 de consumo de energia.
Em modo ativo, a 1 MHz, o MSP430 Wolverine consome 100 micro Amperes, aproximadamente. O NXP LPC800, 450 micro Amperes.
O microcontrolador Texas Instruments Wolverine consome 20 nano Amperes em 1,8V. no modo mais econômico de energia, o modo 4.5 de consumo de energia.
Potência = 1.8 * 0.000000020 = 36 nW.
Para acordar desse estado, ele leva 1 milissegundo. Existe apenas uma forma de acordar deste sono profundo - através de uma interrupção de pino de I/Os - e todos os I/Os são sensíveis - e isso é ótimo!
No NXP LPC800, o microcontrolador mais econômico com core ARM CORTEX M0+ da NXP:
Potência = 1.8 * 0.000000200 = 360 nW.
No LPC800, o micro não volta desse estado. Ele "reseta a frio" em 0,004 milissegundos, mas é possível verificar se ele voltou de um reset ou de um cold boot. Dez vezes mais potência é dissipada por esse micro comparado com a potência dissipada pelo Wolverine!
No LPC800, o micro não volta desse estado. Ele "reseta a frio" em 0,004 milissegundos, mas é possível verificar se ele voltou de um reset ou de um cold boot. Dez vezes mais potência é dissipada por esse micro comparado com a potência dissipada pelo Wolverine!
Esse micro tem uma vantagem, no entanto. Possui um timer de 32 bits que o permite dormir e acordar de um sono profundo de acordo com uma temporização pré-programada (pode funcionar em 10 kHz com cristal interno e permite até 119 horas de "sono") com um baixo consumo de energia. Esse cristal é bem sensível a temperatura - então é recomendável que se utilize prazos curtos de tempo pra ambientes com mudança de temperatura. No Wolverine, o modo 3.5 também permite programar um evento de RTC para o micro voltar a ativa, mas o consumo já é mais alto, se comparado com o LPC800 (500 nA. para o TI vs. 200 nA. do NXP)
É importante salientar também que no LPC800, os estados dos pinos não são conservados no modo de consumo mais baixo. Já no MSP430 Wolverine, todos os pinos permanecem inalterados, desde o momento que ele entra em estado de baixíssimo consumo, até o momento que retorna deste estado.
No NXP LPC800, apenas um pino permite que o microcontrolador retorne do estado mais econômico de energia através de uma interrupção de I/O externa - tem que haver um pulso em zero por no mínimo 50 ns. em um determinado pino para que isso ocorra. No Wolverine, isso já funciona de forma diferente - todos os pinos permitem que o micro volte de seu "sono profundo - modo 4.5" - todos os I/Os são interrompíveis.
Estudo de caso:
Sistema 1:
Imaginemos um sistema eletrônico de telemetria que possua um sensor de temperatura que se comunica via SPI com um microcontrolador Texas Instruments Wolverine e que, após a leitura, envia os dados via UART para um sistema de medidas.
No projeto, o microcontrolador consegue controlar a alimentação do sensor de temperatura.
Considere os seguintes tempos:
Frequência de leitura do sensor e comunicação com a central: sempre que a central solicitar via uart.
Tempo para retornar do modo 4.5: 1 ms.
Tempo para se comunicar com o sensor: 2 ms.
Tempo para se comunicar com a central de telemetria: 3 ms.
Tensão e Consumos:
Todos os dispositivos estão alimentados a 1.8V. O controle de alimentação é feito pelo microcontrolador.
Microcontrolador: Modo Ativo a 1 MHz =>100 uA.
Microcontrolador: Modo 4.5=> 20 nA.
sensor de temperatura: 1 mA.
Sempre que é solicitado, o sistema eletrônico acorda por uma interrupção de pino - RX da UART (1), o micro, operando a 1 MHz, alimenta o sensor e faz a leitura (2), desliga o sensor e se comunica com a base (3). Depois dessas tarefas, volta para o modo 4.5.
(1) 1 ms. => 100 uA.
(2) 2 ms. => 100 uA. + 20 uA ( estimado da UART e SPI ligadas ) + 1mA. = 1,12 mA.
(3) 3 ms. => 100 uA.
Indefinidamente, até a próxima comunicação: 20 nA.
Sistema 2: Apenas o microcontrolador é trocado pelo NXP800.
Tempo para retornar do modo deep power-down: 4 us
Tensão e Consumos:
Todos os dispositivos estão alimentados a 1.8V. O controle de alimentação é feito pelo microcontrolador.
Microcontrolador: Modo Ativo a 1 MHz =>450 uA.
Microcontrolador: Modo Ativo a 1 MHz =>450 uA.
Microcontrolador: Modo deep power-down=> 200 nA.
(1) 0,004 ms => 450 uA.
(2) 2 ms. => 450 uA. + 20 uA ( estimado da UART e SPI ligadas ) + 1mA. = 1,47 mA.
(3) 3 ms. => 450 uA.
Indefinidamente, até a próxima comunicação: 200 nA.
Conclusão:
Ambos são fantásticos em termos de consumo, não é mesmo?! A nova linha de Texas Instruments MSP430 Wolverine, no entanto, batem o NXP LPC800, principalmente se considerarmos que os sistemas de baixo consumo passam a maior parte do tempo em modo de economia extremo. Nesse estudo de caso, o micro é acordado por uma interrupção de I/O e podemos utilizar as duas formas de baixo consumo de ambos os microcontroladores.
Estamos mais perto de um mundo sem baterias? Acredito que sim.
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