TI Stellaris LM4F 休眠模块指南

只看该作者 · 2011-10-20 20:18

本帖最后由 TI_MCU 于 2011-12-2 13:12 编辑

[作者: Richard Ma]
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如今低功耗要求越来越高，休眠模块越来越有用。Texas Instruments的StellarisLM4F提供了全新的休眠模块，在使用了RTC时钟的情况下，功耗也可以达到1.7uA。本文将对TI LM4F的休眠模块做一个简单介绍。

1.功能介绍
休眠模块的作用就是停止LM4F的工作，而将有用的数据保存在休眠模块中，以降低能量消耗，并在需要LM4F工作的时候，恢复其工作。

LM4F支持的停止方式有两种：
  (1)完全切断供电，即在系统中直接切断MCU的VDD供电
  (2)不切断供电，关掉芯片内绝大部分功能，但IO电平保持不变

唤醒LM4F(即恢复LM4F工作)有三种方式，可同时或单独使用：
  (1)唤醒(wake)脚
  (2)实时时钟(RTC)定时
  (3)低电源

LM4F休眠模块使用了独立与内核的时钟，只要使用到休眠模块，无论是否启用RTC功能，都必须提供独立的32.768kHz时钟(时钟源或晶振)。

休眠模块中最重要的几个管脚：

GNDX    休眠模块地端，用法请参考后面电路
VBAT       休眠时外部供电电源
HIB       休眠状态输出
WAKE    休眠唤醒
XOSC0    外部晶振接口/时钟输入
XOSC1    外部晶振接口

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2.工作方式
2.1.进入休眠
在工作状态下，任何时刻，LM4F可以将需要的数据存入休眠模块，然后进入休眠状态。休眠状态下，休眠模块有一个休眠状态信号输出(HIB管脚)，可以控制电源芯片的使能(EN管脚)，切断LM4F的供电。当LM4F切断供电后，休眠模块的从外接电源(VBAT管脚)获得电能，外接电源可以是电池也可以是电源芯片中没有被切断的供电脚。

2.2.唤醒
当处理器被唤醒的时候，相当于重新启动(重新初始化)，需要判断休眠模块是否启动。若未启动，则说明是正常上电，可以正常进行初始化；若已启动，则是从休眠模式中恢复，需从休眠模块中取回保存的数据，进行处理。

2.3.常见用法
1) 切断LM4F的供电电源
【电池作为后备电源供电】

【直接从电源芯片取电】

2) 保留LM4F供电
在这种模式下，芯片IO脚电平会保持不变，芯片进入休眠状态停止工作，等待唤醒。

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3.程序设计
3.1.休眠模块使用
以下部分，展示了设置、使用休眠模块的流程，使用了StellarisWare驱动库。代码只是部分代码。

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// Code Begin
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// StellarisWare休眠模块驱动头文件
#include
"driverlib/hibernate.h"

void main()
{
// BBData为需要在休眠时保存的数据
unsigned long ulBBData=0;
unsigned long ulStatus;

// 设置时钟
SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_4| SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_XTAL_16MHZ | SYSCTL_OSC_MAIN);

// (1)使能休眠模块。
// 调用休眠模块的任何函数前，必须保证休眠模块被使能，否则会导致错误。
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_HIBERNATE);

// (2)判断休眠模块是否被启用。
// (2.1)如果被启用则是从休眠状态唤醒，否则为正常上电启动。
if(HibernateIsActive())
{
// 如果是休眠唤醒，可以查看唤醒源
ulStatus=HibernateIntStatus(false);

// 唤醒源为WAKE管脚
if(ulStatus &HIBERNATE_INT_PIN_WAKE){ … }

// 唤醒源为RTC
else if (ulStatus& HIBERNATE_INT_RTC_MATCH_0){ … }

// 唤醒源为其它
else{ … }

// 如果是正常唤醒则从休眠模块读取保存的数据
HibernateDataGet(&ulBBData,1);
}

// (2.2)如果休眠模块未启用则正常初始化。
else
{
// 初始化…
}

// (3)关闭休眠模块，进入正常工作。
HibernateDisable();

// (4)正常工作。
…

// (5)工作完成，准备休眠。
HibernateEnableExpClk(SysCtlClockGet());

// (6)保存数据到休眠模块。
HibernateDataSet(&ulBBData,1);

// (7)设置唤醒源。RTC和WAKE管脚可单独使用。
// 使用RTC模块
// 首先使能RTC模块
HibernateRTCEnable();
// 设置当前RTC值(默认RTC会每秒从当前值往上增加1)
HibernateRTCSet(0);
// 设置RTC匹配值，当前值与匹配相等时则退出休眠
// (当前设置为5秒后退出休眠)
HibernateRTCMatch0Set(5);

// 使能唤醒源
HibernateWakeSet(HIBERNATE_WAKE_PIN| HIBERNATE_WAKE_RTC);

// (8)发送休眠请求。
// 若LM4F正在进行Flash写操作则会等到操作完成再进入休眠。
HibernateRequest();

while(1);
}
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// Code End
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在执行上面代码时，ulBBData在每次休眠之前都被保存，当被唤醒时从休眠模块中重新读取，在正常执行中继续对数据进行更新修改。整个过程中可以保证数据的连续性和不丢失，同时持续的休眠也节约了电量。

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4. 休眠模块补充说明
4.1.系统断电与休眠状态
1)正常工作状态下，若突然断电，休眠模块没有启动，重新上电后会正常启动。
2)休眠状态下，若VDD和VBAT同时断电，则所有信息丢失，重新上电后会重新正常启动。
3)休眠状态下，若休眠模块(VBAT)供电正常，VDD彻底断开，而唤醒条件被满足，LM4F无法启动。当VDD重新上电，系统将识别为上一次休眠结束(休眠模块仍在工作)。

4.2.休眠模块数据保存
当前LM4F休眠模块可以保存的数据为16个32-bit数据（根据不同的器件这个数字可能有差异），HibernateDataSet中第一个参数是要保存数据的地址，第二个参数是长度。休眠模块保存数据也是需要电源的，VDD和VBAT任一都可以提供；若VDD和VBAT同时移除，保存的数据将丢失。