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电源管理单元PMU讲解

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虚幻的是灵魂|  楼主 | 2024-9-7 11:45 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
电源, PMU, 电源管理, TI
本帖最后由 虚幻的是灵魂 于 2024-9-7 12:02 编辑

#申请原创# @21ic小喇叭 @21小跑堂
一、PMU

PMU全称Power Management Unit，电源管理单元。

1、电源域

总共有三大电源域，包括VDD / VDDA域，1.2V域和备份域。

2、VDD/VDDA域

VDD/VDDA域如下图：

提供PMU 常规电源供应以下模块的供电：

  • 看门狗
  • 主频晶振
  • 内部晶振
  • ADC和DAC
  • LDO电源转换
  • 上电复位
  • 锁相环

3、备份域

备份域如下图：

备份域提供以下供电：

  • 外部低频时钟晶振
  • RTC
  • 上电复位
  • 电源转换

4、1.2V域

1.2V域如下图所示:

这个作用域主要提供：

  • AHB高速总线的供电
  • APB外设总线的供电
  • 内存
  • Cortex-M4的供电

二、模式介绍
1、省电模式

总共有三个省电模式：

  • 睡眠模式
  • 深度睡眠模式
  • 待机模式

2、睡眠模式

睡眠模式时，会关闭 1.2V域中的 Cortex-M4的供电。

3、深度睡眠模式

进入深度模式时，会关闭 1.2V域中的所有供电；同时关闭VDD/VDDA域中的HXTALIRC16MPLLs

4、待机模式

进入待机模式时，会关闭1.2V域中的所有供电；同时关闭VDD/VDDA域中的LDO、IRC16M、HXTAL、PLLs；

几种模式总结
模式 睡眠 深度睡眠 待机
描述 仅关闭 CPU 时钟 1、关闭 1.2V 电源域的所有时钟；2、关闭 IRC16M、HXTAL和 PLL 1、关闭 1.2V 电源域的供电；2、关闭 IRC16M、HXTAL和 PLL
LDO状态 开启(正常功耗，正常驱动模式) 开启(正常功耗或低功耗模式，正常驱动或低驱动模式) 关闭
配置 SLEEPDEEP=0 SLEEPDEEP=1，STBMOD =0 SLEEPDEEP=1，STBMOD=1，WURST=1
进入指令 WFI或 WFE WFI或 WFE WFI或 WFE
唤醒 若通过 WFI 进入，则任何中断均可唤醒;若通过 WFE 进入，则任何事件(或SEVONPEND=1时的中断)均可唤醒。 若通过 WFI进入，来自 EXTI的任何中断可唤醒;若通过WFE 进入，来自 EXTI 的任何事件(或 SEVONPEND =1 时的中断)可唤醒 1、NRST 引脚；2、WKUP 引脚；3、FWDGT 复位；4、RTC
唤醒延迟 无 IRC16M 唤醒时间，如果 LDO 处于低功耗模式,需增加 LDO 唤醒时间 上电序列

三、WFI和WFE指令
在ARM架构中，WFI（Wait For Interrupt）和 WFE（Wait For Event）是用于使处理器进入低功耗状态的指令。这两个指令主要用于在空闲时暂停处理器的执行，以节省功耗。

1、WFI指令：

WFI 指令使处理器进入等待中断状态。当处理器执行到 WFI 时，它会进入低功耗模式，直到有一个中断请求到达，将处理器唤醒。在等待中断期间，处理器会停止执行指令，以减少功耗。

2、WFE指令：

WFE 指令与 WFI 类似，但它不仅能够等待中断，还能够等待事件。事件是由外部设备或其他处理器触发的信号。当执行到 WFE 时，处理器会进入低功耗模式，直到有中断或事件到达，将处理器唤醒。与 WFI 不同，WFE 可以等待中断或事件中的任何一个。

四、案例需求

说明：
  • 让LED1 每间隔一段时间闪烁(500ms)
  • 通过串口切换 省电模式



说明：
  • 为KEY2配置外部中断按键，按下时LED2自动切换开关


说明：
  • 为PA0配置外部中断按键，按下时LED3自动切换开关

五、模式初始化1、睡眠模式
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static void sleep_mode() {

    // 电池管理单元时钟

    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

    // 进入睡眠模式

    pmu_to_sleepmode(WFI_CMD);

 

}
2、深度睡眠模式
复制
static void deepsleep_mode() {

    // 电池管理单元时钟

    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

    // 进入深度睡眠模式

    pmu_to_deepsleepmode(PMU_LDO_LOWPOWER, PMU_LOWDRIVER_ENABLE, WFI_CMD);

 

}
3、待机模式
复制
static void standby_mode() {

    // 电池管理单元时钟

    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

                pmu_wakeup_pin_enable();

    // 进入待机模式

                pmu_to_standbymode();

}
源码：
复制
 

#include "gd32f4xx.h"

#include "systick.h"

#include <stdio.h>

#include "main.h"

#include "Usart0.h"

 

 

static void sleep_mode() {

    // 电池管理单元时钟

    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

    // 进入睡眠模式

    pmu_to_sleepmode(WFI_CMD);

 

}

 

static void deepsleep_mode() {

    // 电池管理单元时钟

    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

    // 进入深度睡眠模式

    pmu_to_deepsleepmode(PMU_LDO_LOWPOWER, PMU_LOWDRIVER_ENABLE, WFI_CMD);

 

}

 

static void standby_mode() {

    // 电池管理单元时钟

    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

                pmu_wakeup_pin_enable();

    // 进入待机模式

                pmu_to_standbymode();

}

 

void Usart0_on_recv(uint8_t* data, uint32_t len) {

    printf("recv: %s\r\n", data);

 

    if(data[0] == 0x00) {

        printf("sleep mode \r\n");

        sleep_mode();

    } else if(data[0] == 0x01) {

        printf("deepsleep mode \r\n");

        deepsleep_mode();

                                SystemInit();

    } else if(data[0] == 0x02) {

        printf("standby mode \r\n");

        standby_mode();

    } 

}

 

static void EXTI0_config() {

    uint32_t extix = EXTI_0;

    uint32_t extix_irq = EXTI0_IRQn;

    uint32_t extix_irq_pre = 1;

    uint32_t extix_irq_sub = 1;

 

    uint32_t extix_trig = EXTI_TRIG_BOTH;

 

    uint32_t extix_port_rcu = RCU_GPIOA;

    uint32_t extix_port = GPIOA;

    uint32_t extix_pin = GPIO_PIN_0;

    uint32_t extix_src_port = EXTI_SOURCE_GPIOA;

    uint32_t extix_src_pin = EXTI_SOURCE_PIN0;

 

    /*************** gpio ****************/

    // PA0,

    // 时钟初始化

    rcu_periph_clock_enable(extix_port_rcu);

    // 配置GPIO模式

    gpio_mode_set(extix_port, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, extix_pin);

 

    /*************** exti ****************/

    // 时钟配置

    rcu_periph_clock_enable(RCU_SYSCFG);

    // 配置中断源

    syscfg_exti_line_config(extix_src_port, extix_src_pin);

    // 中断初始化

    exti_init(extix, EXTI_INTERRUPT, extix_trig);

 

    // 配置中断优先级

    nvic_irq_enable(extix_irq, extix_irq_pre, extix_irq_sub);

    // 使能中断

    exti_interrupt_enable(extix);

    // 清除中断标志位

    exti_interrupt_flag_clear(extix);

}

 

static void EXTI1_config() {

    uint32_t extix = EXTI_1;

    uint32_t extix_irq = EXTI1_IRQn;

    uint32_t extix_irq_pre = 1;

    uint32_t extix_irq_sub = 1;

 

    uint32_t extix_trig = EXTI_TRIG_BOTH;

 

    uint32_t extix_port_rcu = RCU_GPIOD;

    uint32_t extix_port = GPIOD;

    uint32_t extix_pin = GPIO_PIN_1;

    uint32_t extix_src_port = EXTI_SOURCE_GPIOD;

    uint32_t extix_src_pin = EXTI_SOURCE_PIN1;

 

    /*************** gpio ****************/

    // PA0,

    // 时钟初始化

    rcu_periph_clock_enable(extix_port_rcu);

    // 配置GPIO模式

    gpio_mode_set(extix_port, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_NONE, extix_pin);

 

    /*************** exti ****************/

    // 时钟配置

    rcu_periph_clock_enable(RCU_SYSCFG);

    // 配置中断源

    syscfg_exti_line_config(extix_src_port, extix_src_pin);

    // 中断初始化

    exti_init(extix, EXTI_INTERRUPT, extix_trig);

 

    // 配置中断优先级

    nvic_irq_enable(extix_irq, extix_irq_pre, extix_irq_sub);

    // 使能中断

    exti_interrupt_enable(extix);

    // 清除中断标志位

    exti_interrupt_flag_clear(extix);

}

 

void EXTI0_IRQHandler() {

    // 判断寄存器状态

    if(SET == exti_interrupt_flag_get(EXTI_0)) {

        if(gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_0) == SET)

        {

            /* 按键按下操作的功能 */

            gpio_bit_toggle(GPIOG, GPIO_PIN_3);

            printf("PA0 press!\r\n");

        } else {

            /* 按键松开操作的功能 */

            printf("PA0 release!\r\n");

        }

    }

    // 清除中断标志位

    exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);

}

 

void EXTI1_IRQHandler() {

    // 判断寄存器状态

    if(SET == exti_interrupt_flag_get(EXTI_1)) {

        if(gpio_input_bit_get(GPIOD, GPIO_PIN_1) == SET)

        {

            gpio_bit_toggle(GPIOD, GPIO_PIN_7);

            printf("key2 press!\r\n");

        } else {

            /* 按键松开操作的功能 */

            printf("key2 release!\r\n");

        }

    }

    // 清除中断标志位

    exti_interrupt_flag_clear(EXTI_1);

}

 

 

int main(void)

{

    systick_config();

    Usart0_init();

                EXTI0_config();

                EXTI1_config();

                

                // LED1

    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOE);

    gpio_mode_set(GPIOE, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_3);

    gpio_output_options_set(GPIOE, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, GPIO_PIN_3);

                // LED2

                rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOD);

    gpio_mode_set(GPIOD, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_7);

    gpio_output_options_set(GPIOD, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, GPIO_PIN_7);

                // LED3

                rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOG);

    gpio_mode_set(GPIOG, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_3);

    gpio_output_options_set(GPIOG, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, GPIO_PIN_3);

 

    while(1) {

        gpio_bit_toggle(GPIOE, GPIO_PIN_3);

        delay_1ms(500);

    }

}


注意：

中断优先级配置为NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2情况下：

  • 串口的抢占优先级不能设置为0，否则系统无法正常睡眠
  • 深度睡眠的外部中断的抢占优先级必须设置为0或1，否则无法正常唤醒


六、总结


普通睡眠：任何中断都会唤醒。

深度睡眠: 唤醒中断睡眠优先级要高一些。

待机： 会重启，不会走下面。





  
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21小跑堂 打赏了 50.00 元 2024-10-10
理由：恭喜通过原创审核！期待您更多的原创作品~~

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21小跑堂 2024-10-10 15:45 回复TA
从MCU的硬件电源管理单元切入，解析不同工作状态下的供电方式，同时从实例出发，延时不同低功耗模式下代码的配置。 

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沙发
王栋春| | 2024-9-7 21:54 | 只看该作者
没有接触过类似知识，围观了解一下。   

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板凳
咕咕呱呱孤寡| | 2024-9-9 08:41 | 只看该作者
感谢分享，学习了解

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