یک راه حل برای کاهش توان این است که پردازنده به مد کاری فعال سوئیچ شود و وظایف خود را با بالاترین سرعت انجام دهد سپس به مد خواب برود. روش دیگر این است که محاسبات را با سرعتی انجام دهیم که قبل از فرجه[۱۲۵] پایان یابد. در این روش کنترلر با سرعت کمتر، نرخ کلاک پایین‌تر توان کمتری نسبت به سرعت ماکزیمم مصرف می‌کند. در این روش ولتاژ تغذیه می‌تواند متناسب با کاهش نرخ کلاک کاهش یابد در حالیکه پردازنده دارای عملکرد صحیح است. این تکنیک DVS نامیده می‌شود. این تکنیک برای تراشه‌های CMOS مفید است. توان یک وابستگی سهموی با ولتاژ تغذیه دارد، همچنین به فرکانس نیز وابسته است. DVS سبب کاهش انرژی نیز می‌شود. به عنوان نمونه در پردازنده Transmeta Crusoe، ولتاژ تغذیه V 65.1 در فرکانس MHZ 700 می‌تواند به ولتاژ V 1.1 در فرکانسMHZ 200 تغییر یابد. این کاهش سبب می‌شود توان با ضریب کاهش یابد، اما سرعت تنها با فاکتور کاهش یافته است. انرژی لازم برای اجرای هر دستور با ضریب کاهش می‌یابد(Karl&Willig, 2005).

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۳-۲-۵٫ بررسی توان مصرفی چند میکروکنترلر

    • Intel StrongARM

این میکروکنترلر سه مد خواب دارد:

        • مد نرمال: همه قطعات پردازنده با توان کامل کار می‌کنند. توان مصرفی بیش از mW 400 است.
        • مد بی‌بار(حالت انتظار): از رسیدن کلاک به CPU خوداری می‌شود، اما کلاک مربوط به بقیه لوازم جانبی فعال است. هرگونه وقفه‌ای سبب بازگشت به مد نرمال می‌شود. توان مصرفی بیش از mW 100 است.
        • مد خواب: تنها کلاک زمان واقعی فعال است. بعد از توقف تایمر بیدار شدن رخ می‌دهد و حدود ۱۶۰ms طول می‌کشد. توان مصرفی بیش از ۵۰ است.

    • Texas Instruments MSP430

خانواده MSP430 دارای مدهای کاری بیشتری است. این پردازنده ۶ مد کاری دارد.

        • مد کاری کامل(AM[126]): حدود mW2.1توان مصرف می‌کند و همه کلاک‌ها فعال هستند.
        • مد عمیق‌ترین خواب([۱۲۷]LPM4): فقط ۳٫۰توان مصرف می کند. کنترلر تنها توسط وقفه‌های خارجی در این مد بیدار می‌شود.
        • LPM3: کلاک برای زمان‌بندی بیدار شدن فعال است که حدود ۶ توان مصرف می‌کند.
        • LPM2: کلاک برای زمان‌بندی بیدار شدن فعال و مولد DC فعال است که حدود ۵۱ توان مصرف می‌کند.
        • LPM1: همه بخش ها بجز cpu، کلاک اصلی و اسیلاتور دیجیتال فعال هستند که حدود mW1.0 توان مصرف می‌کند
        • LPM0: همه بخش ها بجز cpu فعال هستند که حدود mW 2.0 توان مصرف می‌کند.

    • ATmel ATmega

ATmel ATmega 128L، ۶ مد متفاوت مصرف توان دارد، که اصولاً شبیه MSP430 است اما در بعضی جزئیات متفاوت است. توان مصرفی آن بین mW 6 تا mW 15 در مدهای مختلف متفاوت است. در مد خاموش حدود توان مصرف می‌کند(Karl&Willig, 2005).
۳-۲-۶٫ انرژی مصرفی گیرنده/ فرستنده
زیرسیستم گیرنده/ فرستنده مهم‌ترین سیستم در حسگر بی‌سیم است، زیرا اصلی‌ترین مصرف کننده انرژی است. گیرنده/ فرستنده کم توان، کم برد در هنگام ارسال و دریافت مصرف توان برابر دارند، که بین ۱۵ تا mW300 است. توان انتشاری از آنتن تنها کسر کوچکی از انرژی مصرفی گیرنده/ فرستنده است. کسر قابل توجهی از توان مربوط به کارهای داخلی اس( (Hill, 2003.
سیستم ارتباطی به دو قسمت تقسیم می‌شود: رادیو[۱۲۸]( شامل مخلوط کننده[۱۲۹]، ترکیب کننده فرکانسی[۱۳۰]) و خروجی RF. توان مصرفی توسط نوع مدولاسیون مورد استفاده، نرخ مخابره داده، توان انتقالی و مدکاری تعیین می‌شود. انرژی مصرفی در انتقالات با رنج کوتاه ناشی از رادیو است. توان مصرفی برای دریافت داده می‌تواند از توان مصرفی برای انتقال بسته‌ها در فاصله کوتاه بیشتر باشد زیرا مدارات بیشتری برای دریافت/ دیکد سیگنال‌ها لازم است‌ (Rostami& eta1, 2010, 269 – ۲۷۴).
رنج انتقال سیستم بی‌سیم توسط چند فاکتور کنترل می‌شود که عبارتند از: توان انتقال، حساسیت گیرنده، گین و بازدهی آنتن و مکانیسم رمز گذاری کانال. قدرت انتقال و حساسیت گیرنده بر حسب dBm اندازه‌گیری می‌شوند. افزایش نرخ ارسال سبب کاهش زمان انتقال می‌شود. افزایش نرخ ارسال بدون افزایش مقدار داده انتقالی، چرخه کاری رادیو را کاهش می‌دهد. قابلیت رادیو برای ورود و خروج سریع از مد خواب کم توان برای کارکرد مؤثر در شبکه‌ی حسگر بی‌سیم بسیار مهم است.
گیرنده/ فرستنده دارای ۵ مد کاری است که عبارتند از: ارسال، دریافت، بی‌باری، خواب و مد گذرا. اگر گیرنده/ فرستنده در مد ارسال یا دریافت باشد می‌گوییم گیرنده/فرستنده در حالت فعال است.

    • ارسال: فرستنده داده را مدوله کرده و از طریق آنتن ارسال می‌کند.
    • دریافت: گیرنده بسته‌ها را دریافت و مدوله می‌کند و به پردازنده باند پایه می‌فرستد.
    • بی‌باری: گیرنده/ فرستنده منتظر ارسال یا دریافت داده است.
    • خواب: بیشتر مدارات بجز سیستم اصلی خاموش هستند.
    • مد گذرا: وقتی گیرنده/فرستنده از مد خواب به مد فعال یا بالعکس سوئیچ می‌کند.

مدولاسیون‌های استاندارد مورد استفاده مدولا
سیون دامنه و مدولاسیون فرکانس هستند. مدولاسیون دامنه برای رمز نمودن و رمز گشایی ساده‌تر است، اما نسبت به نویز حساس‌تر است، زیرا داده در دامنه سیگنال رمز می‌شود که نویز خارجی به آن اضافه می‌شود. مدولاسیون فرکانس حساسیت کمتری به نویز دارد زیرا همه داده با توان یکسان انتقال می‌یابد. بر خلاف بسیاری از شبکه‌ها، شبکه‌های حسگر بی‌سیم نیاز به نرخ ارسال بالا ندارند. در این شبکه‌ها پهنای باند Kbps 100-10 برای بسیاری از کارها کافی است. پهنای باند رادیو اثر مهمی روی توان مصرفی و طول عمر گره دارد (Hill, 2003).
۳-۲-۷٫ مدل انرژی گیرنده/ فرستنده

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...