200 laipsnių aukštos-temperatūros ARM procesoriai, atstovaujami ZT6206H, ne tik registruoja-į-gręžimą (LWD), bet ir yra tinkami ekstremalioms-temperatūroms, pvz., geoterminiam tyrinėjimui gręžiant, in-situ ir pramoninės elektronikos, aviacijos inžinerijos{7} stebėjimui. Aukštos-įtampos transformatorių stebėjimas tinkle. Šiose programose procesorius susiduria su tolesniais patikimumo iššūkiais dėl terminio smūgio (iki 10 laipsnių /min arba didesnio) ir ilgalaikio senėjimo poveikio (sukaupto per 2 000 valandų). Šiame skyriuje aptariamos veikimo ribos ir tikrinimo metodai sistemos išplėstinio projektavimo požiūriu.
Programinė įranga-Lygio temperatūra-Adaptyvusis planavimas
Kadangi ZT6206H veikimo posūkio taškas yra beveik 175 laipsnių (pagrindinis dažnis sumažintas nuo 80 MHz iki 16 MHz, kai iš dalies išjungta periferinė įranga), sistemos programinė įranga turi stebėti įjungtą -lusto temperatūros jutiklį realiuoju laiku (nors jo vardinis diapazonas yra tik iki 175 laipsnių, jis gali būti ekstrapoliuotas išoriškai aukštai temperatūrai). Kai temperatūra pakyla iki 170 laipsnių, programinė įranga turi aktyviai atlikti šiuos veiksmus: perkelti svarbias užduotis į SRAM, kad būtų išvengta „flash“ skaitymo delsos; išjunkite PLL ir perjunkite į vidinį 16MHz RC generatorių (šio osciliatoriaus dažnio tikslumas 200 laipsnių kampu vis dar turi būti patikrintas; kaip atsarginį šaltinį rekomenduojama naudoti išorinį 4MHz aukštos temperatūros kristalą); išjungti I2C ir CAN ir perjungti ryšius į USART; sumažinti ADC diskretizavimo dažnį ir perteklinio atrankos koeficientą. Šią planavimo strategiją reikia suderinti su viršutinio-sluoksnio registravimo komandų protokolu, kad paviršinė sistema žinotų apie gręžinio procesoriaus sumažinimo būseną.
Sistemos{0}}viso laikotarpio įvertinimas
Pagrindiniai puslaidininkinių įtaisų gedimo mechanizmai esant aukštai temperatūrai yra elektromigracija, karšto{0}}nešiklio įpurškimas ir vartų oksido suskaidymas. Remiantis Arrhenius modeliu, prietaiso eksploatavimo laikas sutrumpėja maždaug perpus kas 10 laipsnių padidinus darbinę temperatūrą. Taikymas, skirtas 1 000 valandų nepertraukiamo veikimo 200 laipsnių kampu, atitinka maždaug 4 000 valandų 175 laipsnių kampu. Qingdao ZITN gali teikti patikimumo duomenis, pagrįstus aukštos{11}}temperatūros eksploatavimo trukmės (HTOL) bandymais. Projektuotojai turėtų gauti tokius parametrus kaip blykstės ištrynimo / įrašymo ciklai, SRAM duomenų saugojimo laikas ir ADC poslinkio poslinkio greitis 200 laipsnių kampu, kaip pagrindą programinės įrangos savikontrolės{14}}bandymo intervalams nustatyti.
Jutiklio suliejimas ir kalibravimas
Nors ZT6206H integruoto temperatūros jutiklio tikslumas garantuojamas tik nuo -40 laipsnių iki 175 laipsnių, jo netiesines charakteristikas galima ekstrapoliuoti iki 200 laipsnių aliarmo nuorodai. Patikimesnis būdas yra įdėti platininį rezistorių (pvz., PT1000) ant PCB, išmatuoti jį per vieną ADC kanalą ir sudaryti perteklinį lusto vidinės temperatūros rodmenį. Esant aukštai temperatūrai, ADC stiprinimas ir poslinkis pasislinks; Rekomenduojama periodiškai kalibruoti sistemą: trumpai sutrumpinkite ADC įvestį iki žinomos atskaitos įtampos (pvz., vidinio 1,2 V juostos tarpo, atkreipdami dėmesį į jo aukštą -temperatūros poslinkį) ir pataisykite išmatuotas vertes. Du mažos{16}}galios lyginamieji įrenginiai gali būti naudojami aparatinės įrangos apsaugai nuo per didelės-temperatūros arba viršįtampių, tiesiogiai generuojant pertraukimo arba atstatymo signalus, kai temperatūra viršija nustatytą slenkstį.
Ateities plėtros tendencijos
Dabartinių 200 laipsnių aukštos temperatūros ARM procesorių pagrindinį dažnį riboja sumažėjęs operatoriaus mobilumas ir energijos suvartojimas dėl nutekėjimo. Ateityje naudojant SiC arba gilesnio išeikvojimo{3}}režimo SOI procesus, šerdies dažnis gali padidėti iki 200 MHz esant 200 laipsnių kampui. Tuo tarpu didesnio-tikslumo delta-sigma ADC integravimas, eterneto arba CAN-FD sąsajų palaikymas ir įtaisytieji{10}}aparatinės įrangos saugos moduliai (HSM) atitiks naujos-kartos išmaniųjų gręžimo įrankių reikalavimus. LWD sistemų dizaineriams dabartinis ZT6206H Cortex-M4 + FPU ir turtingų analoginių išorinių įrenginių derinys pasiekė praktinę našumo, integravimo ir atsparumo temperatūrai pusiausvyrą, todėl tai yra vienas iš optimalių trumpalaikių sprendimų 200 laipsnių gręžinių aplinkoje.
Priimant sprendimus dėl atrankos rekomenduojama atlikti prototipo patikrinimą naudojant aukštos -temperatūros vertinimo rinkinį (įskaitant pamatinius projektus ir bandymų ataskaitas), kurį teikia Qingdao ZITN, pabrėžiant „flash“ kodo vykdymo stabilumą, USART ryšio bitų klaidų dažnį ir ADC efektyvų bitų skaičių 200 laipsnių kampu. Sistemingai taikant sumažinimo dizainą, temperatūros-pritaikomą programinę įrangą ir perteklinius ryšius, visas šio aukštos-temperatūros ARM procesoriaus potencialas gali būti išnaudotas kuriant patikimas elektronines sistemas, atitinkančias gilaus-šulinių registravimo reikalavimus.