STM8L101+si4463低功耗和自动唤醒配置

1万 · 2021-6-4 20:33

刚开始接触RF通信，借助成都亿佰特的demo很快完成了数据互传，但是功耗一直降不下去，ST和SiliconLabs官方的datasheet里分别说STM8L101在halt模式功耗为1uA（开AWU的情况下）、SI4463在standby模式为50nA，但是即使把STM8和SI4463以外的芯片都拆了，整板的实际测试值也比1uA大两个数量级。

一、关于低功耗

首先，把SI4463拿掉，只剩STM8L，在main函数直接进入halt模式，得到工作电流为0.4uA，达到标称值。

然后，将si4463接上，在main函数直接进入halt模式，工作电流飙升至167uA。为什么呢？

在ST官网找到了《AN3147：Power management in STM8L and STM8AL》，在“第五章：Power management tips”中找到了问题的关键点——进入HALT之前必须将GPIO设为固定的电平状态，否则有漏电流存在。于是根据电路设计原理图，除了与SI4463连接的SPI_CSN设为输出高、SDN设为输出低，其余全设为输入上拉。电流降到了25uA，仍远远大于标称值。

图1 整板电路图

最后问题定位在SI4463的GIO设置上，亿佰特的SI4463模块采用的是TX和RX分离的模拟电路设计（图2），GIO2和GIO3控制选通开关，它们根据TX和RX的状态输出0和1，比如芯片处于TX状态时GIO2输出1、GIO3输出0，此时天线与TX形成通路，调制信号从TX口经过电感电路被发送出去。在使si4463进入低功耗之前，必须将GIO2、GIO3拉低。

图2 si4463参考电路设计

SI446X_GPIO_CONFIG(3, 3, 2, 2, 3, 0, 0x60);
SI446X_CHANGE_STATE(1);
最后功率降到了1uA以下，与标称值相符。

1万 · 2021-6-4 20:34

二、关于AWU设置

AWU（Auto Wakeup Unit）的时钟源是独立的LSI（Low Speed Internal Clock），官方datasheet显示LSI的一致性比较差，从25KHz到75KHz不等（确实很差），所以配置AWU之前要先知道每一片芯片的LSI是多少，才能达到唤醒时间的预期值。首先，用TIM2测量LSI的频率，官方驱动库就有函数实现，函数原型如下

uint32_t TIM2_ComputeLsiClockFreq(uint32_t TIM2_TimerClockFreq)；

官网驱动库也有AWU的配置函数 void AWU_LSICalibrationConfig(uint32_t LSIFreqHz)，这个函数给出的结果很糟糕，唤醒时间根本不对。于是自己根据datasheet写了个函数

#define AWU_MAX_INTERNVAL_COEFFICIENT       ((uint32_t)3932160)
#define AWU_APR_MAX_VALUE                   ((uint8_t)64)
#define AWU_TBR_MAX_VALUE                   ((uint8_t)0x0f)
#define AWU_APR_MIN_VALUE                   ((uint8_t)2)
#define AWU_TBR_MIN_VALUE                   ((uint8_t)0x01)
#define AWU_HIGH_RESOLUTION_THRESHOLD       ((uint32_t)6889)

/**
  * @brief  Update APR register with the measured LSI frequency.
         Accuracy is much better than AWU_LSICalibrationConfig().
  * @param  LSIFreqHz -- the LSI frequency, in Hertz.
         internval -- AWU wake up interval, in milliseconds
  * @NOTE AWU must be disabled to avoid unwanted interrupts.
  * @retval None
  */
ErrorStatus AWU_ConfigLSI(uint32_t LSIFreqHz, uint32_t internval)
{
uint32_t tmp = 0, z = 0;
uint8_t  y = 0, x = 0;
uint8_t  flag = 0;

  /* Check parameter */
  assert_param(IS_LSI_FREQUENCY(LSIFreqHz));

  z = LSIFreqHz * internval;

  if(internval>AWU_HIGH_RESOLUTION_THRESHOLD)
  {
tmp = z / 10240000;
if( tmp>=AWU_APR_MIN_VALUE && tmp <= AWU_APR_MAX_VALUE)
{
   AWU->TBR |= 0x0e;
   AWU->APR = (tmp)-2;
   return SUCCESS;
}

tmp = z / 61440000;
if( tmp>=AWU_APR_MIN_VALUE && tmp <= AWU_APR_MAX_VALUE)
{
   AWU->TBR |= 0x0f;
   AWU->APR = (tmp)-2;
   return SUCCESS;
}

  }

  /* 2^x*y = LSIFreqHz * internval */
  for(y=64;y>1;y=y>>1)
  {
   tmp =  z/((uint32_t)y*1000) ;
   if(tmp>=1 && tmp<=4096)  /*value is between 2^0 and 2^12*/
   {
      flag = 1;
      break;
   }
  }

  /*计算TBR，再根据TBR推导出APR*/
  if(flag!=0)
  {
for(x=0;x<13;x++)
{
   if( (tmp>>x)==0 )
   {
      break;
   }
}
tmp = (uint32_t)1<<x;
y = z/((uint32_t)tmp*1000);
if(y<2)
{
   return ERROR;
}
AWU->TBR = x+1;
AWU->APR = y-2;
return SUCCESS;
  }
  else
  {
return ERROR;

  }
}

参数internval是期望的唤醒时间，单位是ms，数值范围是1到60000。

设置好TBR和APR之后，只要使用AWU_Cmd(ENABLE)即可启动AWU，它只会在STM8处于halt模式下才开始计时，当计时达到设置的interval时产生中断，将STM8从halt模式唤醒。

只看该作者 · 2021-6-5 09:57

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