저전력 마이크로 SD 카드 저장

우리는 Arduino 부트 로더 및 IDE 등을 사용하기 위해 ATmega328P를 기반으로 저전력 데이터 로거를 구축하고 있습니다. 이상적으로 단일 소비 전력으로 약 4 개월의 수명을 달성하려면 전력 소비가 3.3V @ 0.3V 미만이어야합니다. AA 배터리. 센서 데이터는 4 개월 동안 최대 76 바이트 / 초로 저장되어 약 750MiB의 데이터를 제공합니다. 따라서 여전히 저전력 인 대용량 메모리 장치가 필요합니다.

내가 알 수 있듯이이 많은 데이터를 저장하는 유일한 실용적인 솔루션은 SD 카드를 사용하는 것입니다. 그러나 SD 카드는 우리가 감당할 수있는 것보다 조금 더 많은 전력을 사용하는 것, 현재 가지고있는 카드에 대해 0.2mA의 유휴 전류, 그리고 더 많이 쓸 때 더 많이 사용하는 것 같습니다.

그래서 몇 가지 질문 :

• 하이 사이드 스위치가 SD 카드의 전력 소비를 제어하는 ​​유일한 실용적인 방법입니까?
• 카드의 전원을 켤 때주의해야 할 사항이 있습니까? 예를 들어, 블록 쓰기 후에 수행되거나 언제든지 발생할 수있는 프로세스를웨어 레벨링하는 것입니다.
• 고려해야 할 다른 대안이 있습니까?

예산을 책정한다면 µA 카운트마다 평균 0.3 mA입니다. 마이크로 컨트롤러에는 그다지 큰 문제는 아니지만 SD 카드는 수십 mA를 소비합니다. 가능한 한 적게 켜고 싶습니다. 그러나 ATmega328P에는 2kB의 RAM이 있으므로 샘플 버퍼가 반 분 안에 가득 차서 SD 카드에 쓸 시간입니다. 분당 2 회.

AVR 대신 TI MSP430을 고려할 것입니다. 여전히 가장 보편적으로 사용 가능한 컨트롤러입니다. SD 카드에 쓸 때 필요한 µA를 절약 할 수 있습니다. MSP430F5418A은 또한 당신이 SD 카드에 전원이 그래서, 16KB의 RAM이 한 번만 매 3 반 분.

저주파 오실레이터에서 MSP430을 실행하고 SD 카드에 쓰기 위해 고주파 DCO (Digitally Controlled Oscillator)로 전환 할 수 있으므로 가능한 한 적은 시간이 걸립니다.

SD 카드에 전원을 공급하기 위해 실제로 하이 사이드 스위치를 사용합니다. BSS215P는 적절한 로직 레벨 P-MOSFET이다.

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BGA 패키지가 마음에 들지 않으면 NAND 플래시 장치가 SD 카드의 대안이 될 수 있습니다. 이것은 MMC 또는 SPI 모드에서 작동 할 수 있습니다. SD 카드보다 적은 전력을 소비하지만 여전히 대기 상태에서 200µA를 소비하므로 하이 사이드 FET를 사용하여 여전히 꺼야합니다. 전원을 끄기 전에 칩에 대한 I / O를 낮게 설정하십시오. SD 카드도 마찬가지입니다.

(유용한 정보로 내 게시물에 답하기)

전력 소비를 확인하기 위해 제한된 SD 카드 세트로 몇 가지 실험을 수행했습니다. 제조업체와 유형에 따라 크게 다르며 일부 카드는 다른 카드보다 10 배나 더 많은 절전 전력을 소비합니다.

아래 두 가지 결과가 있습니다. 첫 번째는 수면시 예상 전류 소비이며, 두 번째는 내 보드의 5 초마다 약 1 섹터 쓰기의 평균 전류 소비입니다 .

Card                     Sleep (mA)         Cyclic write (mA)   Number of cards tested

Sandisk 4GB Class 4      0.34-0.95 (0.69)   0.64-1.25 (1.05)    5
Verbatim 4GB Class 4     0.06-0.12 (0.09)   0.12-0.17 (0.16)    6
Kingston 4GB Class 4     1.34-1.34 (1.34)   1.47-1.47 (1.47)    1
Lexar 4GB Class 4        0.09-0.09 (0.09)   0.11-0.12 (0.12)    2

Lexar 8GB Class 6        0.06-0.09 (0.08)   0.09-0.12 (0.10)    4 (best so far)

Toshiba 16GB Class 10    0.12-0.12 (0.12)   0.18-0.18 (0.18)    1

멀티 미터로 신뢰할 수있는 측정으로 보이지 않기 때문에 피크 전류를 포함시키지 않았습니다. 카드가 몇 ms 동안 만 쓰여졌 기 때문일 수 있습니다. 그러나 나는 모든 카드가 약 5-6mA 피크 측정 (매끄럽게)을 주었고 Lexar는 2-3mA (매끄럽게)주었습니다. 실제 최대 전류는 이보다 훨씬 크지 만 Lexar 카드의 쓰기 전류가 낮고 절전 상태임을 나타냅니다.

현재 우승자

렉사 8GB 클래스 6

더 많은 테스트가 완료되면이 목록을 업데이트하겠습니다. (최종 업데이트 : 2014-08-14)

좋은 테스트. Arduino Pro Mini 및 SD 카드를 사용하는 저전력 데이터 로거 자습서를 확인하십시오 : http://www.osbss.com/tutorials/temperature-relative-humidity/

아마도 필요한 것을 정확히 포함하고있을 것입니다 (RTC 인터럽트로 배터리 수명이 1 년 가까이되는 등). 우리의 "주류"전력 소비는 약 0.195mA @ 3.3V이며 이는 0.11mA 이하로 떨어질 수 있습니다. 다른 보드 또는 베어 ATmega328P 칩 자체를 사용하는 경우

@stevenvh가 말했듯이 프로세서가 절전 모드 일 때 SD 카드 리더의 전원을 제어하려면 트랜지스터가 필요합니다.

SD 카드에서 가장 낮은 절전 전류는 오래된 sandisk 256Mb의 경우 약 0.05mA이며 OSBSS 사람들과 마찬가지로 일반적인 SD 카드는 약 0.07mA를 소비하므로 데이터 로거 빌드가 0.1mA 미만으로 거의 얻지 않습니다 . 그래도 해당 영역에 도달하면 부팅 레귤레이터가 충분히 효율적이면 AA에서 3-4 개월을 쉽게 얻을 수 있습니다.

SD 카드 어댑터에서 사용하지 않는 연결을 풀고 있는지 확인하십시오. 그렇지 않으면 절전 전류가 훨씬 더 높아질 수 있습니다. Rocket Screem의 저전력 라이브러리 를 탐색하면 다른 328P 절전 모드로 쉽게 들어갈 수 있습니다.

전환에 관해서 : arduino 용 SD 라이브러리를 작성한 동료는 Arduino 놀이터에서 SD 카드의 전원을 끄는 것에 대해 경고 하므로이 접근법을 추구하지 않았습니다. OSBSS 사람들에게 어떻게 효과가 있는지 궁금합니다. (?)