32位低功耗微控制器CW32L083簡(jiǎn)介

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摘要：在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要特別考慮低功耗，因?yàn)檫@類(lèi)系統(tǒng)通常用于移動(dòng)設(shè)備和便攜產(chǎn)品，其電源供應(yīng)有限，主要依賴(lài)電池供電。因此，設(shè)計(jì)師必須仔細(xì)考慮各個(gè)細(xì)節(jié)，以減少功耗，延長(zhǎng)電池壽命。為此，絕大多數(shù)芯片都提供了低功耗模式。以CW32L083為例，這是一款32位低功耗微控制器。

一、芯片模式介紹

1.CW32L083工作模式

CW32L083 支持三種工作模式，由內(nèi)嵌的電源管理模塊自動(dòng)完成電源的統(tǒng)一管理。三種工作模式是：

? 運(yùn)行模式（Active mode）

? 休眠模式（Sleep mode）

? 深度休眠模式（DeepSleep mode）

系統(tǒng)上電后，將自動(dòng)進(jìn)入運(yùn)行模式。用戶(hù)可以通過(guò)軟件切換到休眠或深度休眠模式，以降低功耗。在低功耗模式下，通過(guò)硬件中斷觸發(fā)喚醒機(jī)制可使系統(tǒng)返回運(yùn)行模式。

2.進(jìn)入休眠模式或深度休眠模式

通過(guò)使用M0+內(nèi)核的ARM等待中斷專(zhuān)用指令WFI（Wait for Interrupt），結(jié)合M0+內(nèi)核的系統(tǒng)控制寄存器（SCR， System Control Register）的SLEEPONEXIT和SLEEPDEEP位域，可實(shí)現(xiàn)立即進(jìn)入或退出（中斷服務(wù)程序）時(shí)進(jìn)入休眠模式或深度休眠模式。

? 立即進(jìn)入

執(zhí)行 WFI 指令，MCU 將立即進(jìn)入休眠模式（SLEEPDEEP 為 0 時(shí)）或深度休眠模式（SLEEPDEEP 為 1 時(shí)）

? 退出時(shí)進(jìn)入

將SLEEPONEXIT置為1，在退出最低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)程序后，MCU將進(jìn)入休眠模式（當(dāng)SLEEPDEEP為0時(shí)）或深度休眠模式（當(dāng)SLEEPDEEP為1時(shí)），無(wú)需執(zhí)行WFI指令。

在深度休眠模式下，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉高速時(shí)鐘。若需要在深度休眠模式下保持部分外設(shè)運(yùn)行，需在進(jìn)入深度休眠模式前啟動(dòng)相應(yīng)的低速時(shí)鐘，并將該外設(shè)時(shí)鐘設(shè)置為低速時(shí)鐘。

3.退出休眠模式或深度休眠模式

在休眠模式或深度休眠模式下，可通過(guò)中斷喚醒CPU，使其返回運(yùn)行模式。但需注意，若在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行WFI命令進(jìn)入休眠（包括深度休眠），則需要更高優(yōu)先級(jí)的中斷才能喚醒CPU。因此，我們建議在準(zhǔn)備進(jìn)入休眠前，先處理完所有中斷服務(wù)程序，并清除所有中斷請(qǐng)求和中斷標(biāo)志。

使用中斷退出休眠模式時(shí)，需在進(jìn)入休眠（包括深度休眠）前啟用該中斷的允許位。

中斷喚醒退出深度休眠模式時(shí)，CPU的運(yùn)行狀態(tài)與退出休眠模式時(shí)相同。

4.UART控制深度休眠模式

UART控制器工作在雙時(shí)鐘域下，支持在深度休眠模式下進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)收發(fā)，并通過(guò)接收完成中斷喚醒 MCU回到運(yùn)行模式。

如果將傳輸時(shí)鐘UCLK設(shè)置為低速時(shí)鐘，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入深度休眠模式后，高速時(shí)鐘將停止，低速時(shí)鐘將繼續(xù)運(yùn)行，UART仍可正常進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)（波特率僅支持2400 bps、4800 bps和9600 bps）。為實(shí)現(xiàn)深度休眠模式下UART的喚醒功能，需在進(jìn)入深度休眠模式之前啟用UART接收完成中斷（設(shè)置UARTx_IER.RC為1）。當(dāng)數(shù)據(jù)接收完成時(shí)，接收完成中斷將喚醒MCU并使其返回運(yùn)行模式。

若將傳輸時(shí)鐘UCLK設(shè)置為高速時(shí)鐘，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入深度休眠模式后，高速時(shí)鐘將停止運(yùn)行，UART將無(wú)法接收數(shù)據(jù)。在此情況下，仍可通過(guò)GPIO中斷喚醒MCU，以實(shí)現(xiàn)深度休眠模式下的數(shù)據(jù)接收。配置步驟如下：

步驟 1：?jiǎn)⒂肬ARTx_RXD對(duì)應(yīng)引腳的GPIO下降沿中斷；

步驟 2：將UARTx_CR1.START設(shè)置為1，選擇RXD信號(hào)的起始位判定方式為低電平；

步驟 3：?jiǎn)⒂肬ART接收（即將UARTx_CR1.RXEN設(shè)置為1）；

步驟 4：進(jìn)入深度休眠模式；

步驟 5：等待主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，產(chǎn)生GPIO下降沿中斷，喚醒MCU；

步驟 6：關(guān)閉RXD對(duì)應(yīng)引腳的GPIO中斷功能，等待RXD接收完成。

什么是低功耗設(shè)計(jì)，如何評(píng)估低功耗MCU性能？——以CW32L083VXTX評(píng)估板為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行低功耗測(cè)試系列實(shí)驗(yàn)講解（1）

國(guó)產(chǎn)CW32低功耗芯片概述——以CW32L083VXTX評(píng)估板為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行低功耗測(cè)試系列實(shí)驗(yàn)講解（2）

? ? CW32L083低功耗芯片特性——以CW32L083VXTX評(píng)估板為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行低功耗測(cè)試系列實(shí)驗(yàn)講解（3） ? CW32L083的評(píng)估板及原理圖 ——以CW32L083VXTX評(píng)估板為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行低功耗測(cè)試系列實(shí)驗(yàn)講解（4）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 評(píng)估其性能主要涉及以下方面：

供電電流：評(píng)估板上的供電電流測(cè)量可以反映MCU在不同工作模式下的功耗開(kāi)銷(xiāo)，例如待機(jī)模式、睡眠模式等。

響應(yīng)時(shí)間：測(cè)試不同喚醒方式的響應(yīng)時(shí)間，包括外部中斷喚醒和串口中斷喚醒等。

運(yùn)行模式下LED1指示燈滅時(shí)的功耗為2.955MA。 運(yùn)行模式下LED1指示燈亮?xí)r的功耗為3.849MA。

進(jìn)入超低功耗模式下功耗為0.64uA。

進(jìn)入超低功耗時(shí)的電流消耗為1.7UA；

運(yùn)行模式下LED2指示燈亮，功耗為3.849mA。

主頻功耗：通過(guò)改變MCU的主頻，觀察功耗的變化情況，以確定最佳主頻設(shè)置。

不同主頻（未進(jìn)入低功耗模式）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

外設(shè)功耗：測(cè)試不同外設(shè)的功耗開(kāi)銷(xiāo)，例如串口、ADC、定時(shí)器等。

不同外設(shè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，可以全面評(píng)估CW32L083VXTX評(píng)估板的低功耗性能，并為后續(xù)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)提供參考。