در همه‌ی حالات بجز خواب عمیق حسگر و A/D روشن هستند، تا در صورت رخداد پیشامدی گره به حالت اکتیو برود و پدیده را پردازش کند. در خواب عمیق گره کاملاً خواب است و توسط یک تایمر از پیش تنظیم شده بیدار می‌شود. شکل ۳-۵ دیاگرام تغییر حالات در گره حسگر را نشان می‌دهد(Wang&Xiao,2006).
شکل ۳-۵٫ دیاگرام تغییر حالات در گره حسگر

شکل ۳-۶٫ انتقالات بین حالات مختلف در گره حسگر(Callaway, 2003)
طبق شکل ۳-۵ مدهای کاری مهم عبارتند از:

  • در حین خدمت[۱۱۹]

در این حالت تمام اجزا گره روشن هستند. حسگر قادر به جمع‌ آوری داده‌های حسی، دریافت/ارسال پیام‌ها، پردازش پیام‌ها و داده‌ها و انواع محاسبات دیگر است. این حالت مد
فعال نیز نامیده می‌شود. این مد، حالت صرفه‌جویی در توان نیست.

  • واحد حسگر در حین خدمت[۱۲۰]

در این حالت حداقل یک حسگر و پردازنده روشن هستند. گیرنده/فرستنده خاموش است. در این حالت گره قادر به دریافت و پردازش داده‌های حسی است، اما نمی‌تواند پیام‌ها را دریافت یا ارسال نماید.

  • گیرنده/فرستنده در حین خدمت[۱۲۱]

در این حالت گیرنده/فرستنده و پردازنده روشن هستند. حسگرها خاموش هستند. در این مد گره قادر به ارسال، دریافت و پردازش پیام‌ها است، اما قادر به دریافت داده‌های حسی نیست.

  • خارج از خدمت[۱۲۲]

در این مد پردازنده‌ گره خاموش است. یک تایمر برای روشن نمودن گره حسگر وجود دارد. این حالت، مد خواب نیز نامیده می‌شود(Callaway, 2003).
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

راه‌ حل ‌های مدیریت توان در همه سطوح وجود دارد که عبارتند از:

  • استفاده از ارتباطات طیف گسترده جهت جلوگیری از تداخل در مقاومت پارازیت
  • کنترل توان ارتباطات برای مینیمم نمودن توان
  • مسیریابی چند جهشی برای مینیمم نمودن توان مصرفی کلی
  • تغییر سطح هوشیاری گره برای حفظ توان جهت کارهای اساسی
  • طراحی الگوریتم‌های پردازشی مشترک با گره‌های همسایه
  • پخش داده تنها در گره‌های مورد نیاز
  • همزمانی توزیع شده برای محدود نمودن تصادف پیام‌ها
  • بهینه‌سازی سخت افزاری برای عملکرد کم توان

۳-۲-۲٫ انرژی مصرفی میکروکنترلرتوان مصرفی میکروکنترلر از یک خانواده به خانواده دیگر تغییر می‌کند. میکروکنترلرهای ۸ یا ۱۶ بیتی استاندارد در فرکانس MHZ1 بین ۲۵٫۰ تا mA 5.2 مصرف جریان دارند. در حالیکه کمترین مصرف توان پارامتر مهمی است، پیک توان برای انتخاب پارامتر مهمی نیست. توان مصرفی میکروکنترلر در حالت خواب نیز فاکتور مهمی است. CPU باید در حالت بی‌باری وارد مد خواب شود ولی حافظه و زمان‌سنج فعال بمانند. جریان مصرفی در مد خواب بین ۱uA تا uA50 در کنترلرهای مختلف تغییر می‌کند. با وجود اینکه رنج تغییرات در حد چند uA است، اما این حجم تغییرات  می‌تواند اثر مهمی روی کارایی گره داشته باشد.علاوه بر جریان مصرفی در مد خواب، انتقال لازم برای ورود و خروج از مد خواب فاکتور مهمی است. بعضی از میکروکنترلرها برای ورود و از سر گرفتن فعالیت خود نیاز به حدود ms 10 زمان دارند. این تأخیر به علت شروع به کار کلاک‌های سیستم است.
رنج ولتاژ موردنیاز میکروکنترلرها اثر مهمی روی کارایی سیستم دارد. میکروکنترلرهای کم ولتاژ متداول عموماً با ولتاژی بینV7.2 تا V 3.3 کار می‌کنند. نسل جدید میکروکنترلرهای کم توان با ولتاژهای کمتر ازV 8.1 نیز کار می‌کنند(Hill, 2003).
۳-۲-۳٫ مدل انرژی پردازنده
انرژی مصرفی پردازنده های CMOS عمدتاً ناشی از انرژی سوئیچینگ است. انرژی سوئیچینگ طبق رابطه زیر محاسبه می‌شود:
که Ctotal خازن سوئیچینگ در هنگام محاسبات و Vdd ولتاژ تغذیه و pt ضریب فعالیت است.کاهش ولتاژ تغذیه Vdd سبب کاهش قابل توجهی در توان مصرفی می‌شود. ولی برای بهبود کارایی ولتاژ آستانه Vth باید بطور متناسب کاهش یابد تا جریان کافی فراهم شود و تأخیر سیگنال کاهش یابد. کاهش ولتاژ آستانه خود سبب افزایش جریان نشتی زیرآستانه[۱۲۳] می‌شود. جریان نشتی پردازنده پارامتر مهمی در طراحی شبکه حسگر بی‌سیم است. زیرا جریان نشتی سبب اتلاف انرژی می‌شود بدون آن که کاری انجام شود. انرژی تلفاتی ناشی از جریان نشتی طبق رابطه زیر بدست می‌آید:

که Vth ولتاژ آستانه و VT ولتاژ حرارتی است. تکنیک‌های نرم‌افزاری مانند مقیاس گذاری دینامیک ولتاژ (DVS)[124] و خاموشی اجزا در حالت بی‌باری تکنیک‌های برای کنترل جریان نشتی هستند.
۳-۲-۴٫ مقیاس گذاری دینامیک ولتاژ(DVS)

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...