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MOUSER ELECTRONICS
19 - ELETTRONICA OGGI 462 - MAGGIO 2017
il processore più veloce dovrebbe essere an-
che il più efficiente. Nel caso si verificassero
rallentamenti imputabili ad altri fattori, è op-
portuno prevedere un risveglio del processore
mediante interrupt periodici.
Un approccio alternativo potrebbe essere
quello di rallentare drasticamente l’attività del
processore durante i “tempi di attesa” e au-
mentare la velocità quando ci sono operazio-
ni da eseguire. Considerando i tempi di avvio
del clock e l’energia consumata in attesa della
stabilizzazione del clock, la modalità sleep po-
trebbe non rappresentare l’opzione più idonea
in alcune situazioni.
Avvio del clock
Durante il periodo di
tempo richiesto per
la stabilizzazione del
clock del sistema viene
consumata energia. La
possibilità di eseguire il
codice durante l’asse-
stamento del clock può
rappresentare un valido
ausilio a patto che non vi
siano altre parti del cir-
cuito che richiedano un
clock stabile e accurato;
in questo caso il proces-
sore deve attendere, con
conseguente spreco di
energia. L’avvio del clock di microcontrollori
di alcuni riduttori è più rapido rispetto ad altri.
Microcontroller a 32 bit
Non tutti i sistemi devono prevedere neces-
sariamente un processore a 32 bit. Sebbene
sembrino oramai onnipresenti, è necessario
considerare il fatto che in molte applicazioni
un microcontroller a 16 o 8 bit potrebbe es-
sere molto più efficiente. I fattori da prendere
in considerazione sono il codice in esecuzio-
ne e l’efficienza del compilatore. In presenza
di un’interfaccia Bluetooth o Internet, potrebbe
essere richiesta più memoria, motivo per cui
può risultare opportuno l’utilizzo di un proces-
sore a 16 o 32 bit. Uno stack TCP/IP con un
server Web richiede un processore a 32 bit.
Una scrittura “creativa” del software può con-
tribuire a minimizzare le risorse necessarie,
con riflessi favorevoli sui consumi.
Processori in grado di elaborare dati di lun-
ghezza maggiore consumano più energia.
L’accesso a una memoria RAM o Flash a 32
bit richiede un consumo di energia maggiore
rispetto a un’analoga operazione che prevede
16 bit. Allo stesso modo, memorie di maggiori
dimensioni comportano un aumento della cor-
rente di dispersione. Da quanto detto, si evin-
ce l’opportunità di minimizzare la dimensione
della memoria; per far ciò è necessario sia che
il codice sia scritto e strutturato in maniera ef-
ficiente sia scegliere un processore con risor-
se di memoria in eccesso.
Energia RF
Se è presente un’interfaccia wireless RF, ad
esempio, Bluetooth Smart, occorre considera-
re la distanza di trasmissione. Non solo è pos-
sibile ridurre i consumi utilizzando un’energia
inferiore in trasmissione, ma è anche possibile
adattare la sensibilità del ricevitore impostan-
do un valore inferiore.
Ad esempio, la radio
SoC nRF52832 di Nor-
dic Semiconductor (Fig.
2) prevede una modalità
ad alta sensibilità per il
ricevitore che utilizza
10,9 mA, ma il valore di
sensibilità tipico è di soli
6,1 mA.
Circuiti integrati
personalizzati
Per garantire valori mol-
to bassi di consumi si
potrebbe optare per un
circuito integrato “full
custom” realizzato con
i soli circuiti necessari. Un circuito che non
richiede elaborazioni off-chip consuma molta
meno energia. Tuttavia, si tratta del metodo più
lento e costoso per lo sviluppo di un prodotto.
Questo è uno dei motivi, per cui la batteria di
uno smartwatch Frederique Constant dura dai
2 ai 3 anni, mentre quella di un Fitbit Flex dura
dai 3 ai 5 giorni.
Considerazioni conclusive
Gli aspetti da tenere in considerazione quando
si sviluppa un sistema a basso consumo sono
numerosi. Una buona idea potrebbe essere
quella di creare un foglio elettronico che elen-
ca tutti i componenti del sistema con tutte le in-
dicazioni relative a consumo di corrente, duty
cycle richiesti, tensioni e consumo totale. Poi,
per ciascun scenario di progetto, si calcola il
consumo previsto. L’unico modo per verificare
alcune delle informazioni necessarie è costru-
ire un prototipo ed eseguire i collaudi.
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Distributore autorizzato
Fig. 2 – Schema a blocchi della radio SoC nRF52832
di Nordic Semiconductor