Diplomarbeit ? Konzeption und Evaluierung eines ... - CES

Kapitel 3. Analyse und Anforderungsspezifikation
damit zu erklären ist, dass die Akkus nicht sonderlich hochwertig sind. Die erreichbare
Laufzeit reicht dennoch für alle praktischen Tests des Netzes aus.
CPU idle 30mW
Bei der ” CPU idle“ Messung befindet sich der Microcontroller im Idle-Zustand.
Hierbei handelt es sich um eine Vorstufe zum Power Down Mode, aus dem die
CPU sehr schnell geweckt werden kann. Die interne Peripherie und Takterzeugung
läuft – im Gegensatz zum Power Down Mode – weiter. Alle außerhalb des
Controllers befindlichen Komponenten der Plattform befinden sich (wie zuvor)
im Zustand der kleinstmöglichen Leistungsaufnahme.
CPU 10 MHz 69mW
Für diese Messung führt der Microcontroller eine Endlosschleife aus. Er ist hierbei
voll aktiv und wendet keinerlei Methoden zur Senkung des Energiebedarfs an.
Die Taktfrequenz der CPU beträgt 10 MHz. Alle weiteren Komponenten der
Plattform sind deaktiviert.
CPU 20 MHz 108mW
Als Taktrate für die CPU sind bei dieser Messung 20MHz gewählt, alles Weitere
entspricht der vorausgehenden Messung.
CPU 40 MHz 153mW
Als Taktrate für die CPU sind bei dieser Messung 40MHz gewählt, alles Weitere
entspricht der vorausgehenden Messung. Es ist offensichtlich, dass für eine energieeffiziente
Implementierung die CPU so oft wie nur möglich im Power-Downbzw.
Idle-Zustand sein sollte. Sofern die CPU die meiste Zeit auf andere Komponenten
wartet, sollte die kleinstmögliche Taktfrequenz gewählt bzw. – sofern
möglich – in den Idle-Zustand gewechselt werden. Für die vierfache Rechenleistung
wird nur etwa doppelt 12 so viel Leistung benötigt. Da die Plattform mit
Akkus betrieben wird, kann es dennoch sinnvoll sein, auch für aufwändige Berechnungen
die Taktfrequenz nicht zu erhöhen. Der höhere Strom über einen
kürzeren Zeitraum kann die Akkus stärker belasten als der niedrigere Strom über
einen längeren Zeitraum[29, 30, 31]. In der Regel sind jedoch keine aufwändigen
Berechnungen auf den Knoten durchzuführen.
RF idle 18mW
Die ” RF idle“ Messung entspricht der ” Power down“-Messung mit dem Unterschied,
dass der Funkchip als einzige Komponente nicht abgeschaltet ist. Er befindet
sich in einem Bereitschaftsmodus, aus welchem er schnell damit beginnen
kann zu senden oder zu empfangen. Die 18mW setzen sich zusammen aus 11mW
für das System und zusätzlichen 7mW für den Funkchip.
12 Der CPU-Kern benötigt zwar vier mal so viel Strom, die restlichen aktiven Komponenten des Mikrocontrollers
benötigen jedoch immer den gleichen Strom, sofern die CPU aktiv ist – unabhängig
von der Taktfrequenz des CPU-Kerns!
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