基于STM32单片机低功耗模式机制详细解析.doc
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1、基于STM32单片机低功耗模式机制详细解析本文主要解读STM32低功耗模式的机制,并不侧重STM32低功耗的程序实现,而且借助STM32固件库实现STM32低功耗会变的非常简单。一、STM32芯片性能使用芯片型号:stm32f030f4,CORTEX-M0.封装TSSOP20.运行模式:内部时钟(HSI),系统时钟频率采用48MHZ。工作电压:3.3V芯片具体参数如下:二、芯片功耗功耗:芯片工作模式:工作模式:外设正常运行,内核CPU及SRAM供电,未使用外设的时钟默认关闭。睡眠模式:只有CPU停止工作,各个外设正常工作,依靠任何中断/事件唤醒。停机模式:1.8V供电区域时钟被停止,内部HSI
2、,PLL,外部时钟HSE均关闭,同时电压检测器也可进入低功耗模式,但SRAM和寄存器不断电,此时只能依靠外部中断(EXTI)和RTC时钟才能唤醒。待机模式:1.8V供电区域被时钟停止,内部HSI,PLL,外部时钟HSE均关闭,同时电压检测器也可进入低功耗模式,SRAM和不属于待机电路的寄存器也被断电关闭,此时即使是外部中断(EXTI)也不能将其唤醒,只能通过复位(外部复位,看门狗复位)、唤醒引脚、RTC时钟来唤醒。注意:无论是在停止模式还是待机模式下,RTC和IWDG及其时钟源不会被关闭。各个模式功耗:功耗计算方式:功耗=工作电压*工作电流。I/O模块损耗:静态损耗:内部上下拉电阻损耗:这部分
3、损耗主要取决于内部电阻的大小,一般为了降低内部电阻损耗常常需要降低电阻两端电压,若引脚为低电压则采用下拉电阻,若引脚为高电压则采用上拉电阻。I/O额外损耗:当引脚设为输入I/O时,用来区分电压高低的斯密特触发器电路会产生一部分消耗,为此可将引脚设为模拟输入模式。动态损耗:对于悬浮的引脚,由于其电压不稳定会产生外部电磁干扰和损耗,因此必须把悬浮引脚设为模拟模式或输出模式,引脚电压的切换会对外部和内部电容负载产生动态损耗,其损耗与电压切换频率和负载电容有关。具体损耗值如下:三、CORTEX-M0低功耗功能、指令、相关寄存器CORREX内核支持低功耗模式有2种:睡眠模式:CPU时钟停止,对应STM3
4、2睡眠模式深度睡眠模式:系统时钟停止,PLL,FLASH关闭,对应STM32停机模式。进入睡眠模式:当CPU处理完中断后软件必须能使其进入睡眠模式,当CPU执行WFI指令,其将会立即进入睡眠模式,当异常产生或中断被挂起时,其立即被唤醒。当CPU执行WFE指令时,它首先会检查对应的事件标志位,当事件标志寄存器为0时进入睡眠模式,否则将寄存器事件标志清0并继续执行程序。事件标志可由外部事件标志或SEV指令产生。返回方式:通过设置内核SCB寄存器的Sleep-on-exit位,可以选择系统被唤醒执行完中断服务程序后进入主线程模式后是否立即进入睡眠模式。从睡眠中唤醒:WFI唤醒或sleep-on-ex
5、it:一般来说,使能的异常可以唤醒内核。对于一些系统,在唤醒后执行中断处理程序前需要先执行重新恢复的任务,则首先需要屏蔽所有中断(PRIMASK=1),中断发生后内核被唤醒但不执行中断处理,待执行完恢复任务后再将PRIMASK设为0,此后执行中断处理任务。WFE唤醒:使能异常可以唤醒内核。外部事件或SEV指令发送的事件也可唤醒内核。注意:当SCR的SEVONPEND设置为1时,任何使能/非使能中断或事件都可唤醒内核。中断唤醒控制器(WIC):WIC只有在SCR寄存器DEEPSLEEP位设为1时才能使能,WIC不可编程也没有相关的控制寄存器,它仅与硬件信号有关,当进入深睡眠时内核大部分模块被关闭
6、,系统计数器也被关闭,因此当内核被唤醒时需要较多的时间恢复到睡眠前的状态并处理中断。外部事件输入:可在WFE模式下唤醒内核。相关指令:WFE等待事件,若无事件则睡眠,中断、事件唤醒WFI等待中断,立即进入睡眠,中断唤醒SEV软件发送一个事件,在核系统中可唤醒另一个内核。微控制器软件接口标准:由指令对应的C语言接口:/core_cmInstr.hvoid_WFE(void)/WaitforEventvoid_WFI(void)/WaitforInterruptvoid_SEV(void)/SendEvent相关寄存器:SCR寄存器:SEVONPEND:0:只有使能的中断或事件才能唤醒内核。1:任
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