Метод забезпечення завадостійкості вимірювання середнього енергоспоживання мікроконтролерів
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.47.14932Ключові слова:
вимірювання, мікроконтролер, енергоспоживання, конденсатор, завади, мережа, завадостійкість, синхронізаціяАнотація
Робота присвячена розробленню системи вимірювання середнього енергоспоживання мікроконтролерів і мікропроцесорів (надалі МК) при виконанні інструкцій, команд, набору команд, програм та їх фрагментів. Ця система базується на відомій системі вимірювання миттєвого і середнього енергоспоживання МК, яка забезпечує роботу МК у нормальному (штатному) режимі за рахунок наявності у колі його живлення конденсатора і живлення МК від джерела струму. Це дає змогу обчислювати споживання струм МК за першим законом Кірхгофа. А за змінами напруги на конденсаторі у колі живлення МК можна оцінити баланс енергії у колі живлення МК і його енергоспоживання. Але похибка вимірювання описаною системою зростає при дії завад нормального виду від мережі живлення 220 В. Тому метою статті є вдосконалення описаної системи за рахунок синхронізації початку процесу вимірювання із переходом через нуль синусоїди напруги мережі (джерела завад) і закінченні процесу вимірювання при виконанні умов не перевищення змін напруги на конденсаторі у колі живлення МК та її інтегралу допустимих значень, відповідності тривалості першого такту аналого-цифрового перетворювача системи налаштування струму живлення МК у межах допустимого відхилення від поточного періоду напруги мережі та виконанні МК цілого числа досліджуваних інструкцій, команд, набору команд, програм та їх фрагментів. Виконання цих вимог забезпечує високу точність вимірювання середнього енергоспоживання в умовах дії завад нормального виду від напруги мережі живлення. У статі подано також схемотехнічні рішення, які забезпечують виконання вказаних вимог. Результати дослідження енергоспоживання МК розробленою системою, через її високу точність і завадостійкість, дають змогу оптимізувати програмне забезпечення МК за енергоспоживанням і, тим самим, продовжити термін роботи пристроїв з автономним живленням без відновлення заряду акумуляторів.Посилання
Al-Daajeh, S. H., Al-Qutaish, R. E., & Al-Qirem, F. (2011). Engineering dependability to embedded systems software via tactics. International Journal of Software Engineering and its Applications. 5(4), 45-62.
Joshi, A. (2012). Embedded Systems: Technologies and Markets. BCC Research.
Macii, E. (2004). Ultra low-power electronics and design. Kluwer Academic.
Dorf, R. C. (2017). Systems, controls, embedded systems, energy, and machines. CRC press.
Gamatie, A., Delaval, H. Y., & Rutten, E. (2009). A Case Study on Controller Synthesis for Data-Intensive Embedded Systems. In Proceedings of the IEEE International Conference on Embedded Software and Systems, (ICESS’09) (pp. 75-82). Hangzhou, China. doi:10.1109/ICESS.2009.12
Tiwari, V., Malik, S., & Wolfe, A. (1994). Power analysis of embedded software: a first step towards software power minimization. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, 2(4), 437-445.
Tiwari, V., Malik, S., Wolfe, A., & Lee, M. T. C. (1996). Instruction level power analysis and optimiza-tion of software. In Technologies for wireless computing (pp. 139-154). Springer.
Lee, M. T. C., Tiwari, V., Malik, S., & Fujita, M. (1995, September). Power analysis and low-power scheduling techniques for embedded DSP software. In Proceedings of the 8th international symposium on System synthesis (pp. 110-115).
Konstantakos, V., Kosmatopoulos, K., Nikolaidis, S. & Laopoulos, T. In-Chip Configuration for Moni-toring Power Consumption in Micro-processing Systems. In Proceedings of the Third IEEE Workshop on Intelli-gent Data Acquisition and Advancing Computing Systems: Technology and Application (IDAACS'2005), (pp. 156-161). Sofia, Bulgaria. doi: 10.1109/IDAACS.2005.282962.
Боровий, А., Майків, І., Кочан, Р., Домбровський, З. & Кочан, В. (2008). Пристрій вимірювання енергії імпульсних споживачів. Патент України № 90922
Боровий, А. (2012). Інформаційно-вимірювальна система дослідження параметрів енергоспожи-вання мікропроцесорів. (Дисертація на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : спец. 05.13.05 – комп'ю-терні системи та компоненти, ТНЕУ) Тернопіль.
Кухлинг, Х., & Лейкин, Е. М. (1982). Справочник по физике. Мир.
Осолінський, О., Кочан, В., Домбровський, З. & Кочан, О. (2015). Спосіб вимірювання середньої енергії імпульсного споживача та пристрій для його реалізації. Патент України 110142.
Kochan, V., Kochan, O., Osolinskiy, O. (2013). Method of Microprocessors Average Energy Consump-tion measurements. In Proceedings of the 7th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (pp. 94-98), Berlin, Germany. doi: 10.1109/IDAACS.2013.6662647.
