本帖最后由 xhackerustc 于 2024-12-28 23:00 编辑
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@21小跑堂
笔者认为AT32L021系列最吸引人的就是它的低功耗特性，所以这篇评测就以低功耗为主题展开，侧重于各种低功耗模式的进入与唤醒，顺便测量下对应模式下的功耗。
1. 三种低功耗模式
AT32L021有三种低功耗模式，分别是：睡眠模式（sleep）、深睡眠模式（deepsleep）以及待机模式（standby）。其中：
1.1 sleep模式
通过执行WFI或WFE指令即可进入该模式，这应该是所有armv7m或armv8m的标准动作。该模式下只有CPU停止工作，MCU中所有外设仍处于工作状态，当发生中断等WFI/WFE唤醒事件时，CPU会被唤醒退出sleep模式。此模式下因停止工作的部件并不多，所以唤醒也是比较迅速的。任何中断都可以把cpu唤醒。笔者认为这种模式的进入与退出都很方便而且可以说几乎 没有副作用，在程序设计中不妨always enable。
1.2 deepsleep模式
通过设置Cortex-M0+的SLEEPDEEP位(此为cortex-m0+标准动作），清除PWC_CTRL的LPSEL位（这个寄存器应该是各家MCU各显神通的地方，都不一样）后再执行WFI或WFE指令(arm标准动作)即可进入该模式。该模式下，所有1.2V域的时钟都被关闭，HICK和HEXT也都被关闭，regulator以正常工作状态或低功耗工作状态给1.2V域供电，所有 I/O 管脚、sram内容以及寄存器内容都能够保持。唤醒时，因需要等待regulator稳定下来，所以唤醒延时比sleep模式大。唤醒来源是能配置成EXINT的信号，比如任意16个外部GPIO之一、ERTC alarm、i2c1/USART1/USART2等。相比sleep模式， 优点是更省电一些，但此低功耗模式的唤醒源受限，且唤醒延时大一些。
1.3 standby模式
通过设置Cortex-M0+的SLEEPDEEP位，并设置PWC_CTRL的LPSEL位并清除PWC_CTRLSTS的SWEF位(PWC_CTRLSTS这个寄存器是AT特有的，各家MCU进入standby模式方法不太一样)，执行WFI或WFE指令即可进入该模式。该模式下除VDD/VDDA 域维持供电外，regulator、1.2V域、PLL、HICK以及HEXT都被断电。所以寄存器和SRAM的内容并不能保持。这种模式你有没有发现，其实和断电差不了太多，所以它的功耗极低，但它也有代价，唤醒延迟几乎和重新启动差不多了，所以唤醒延迟是三种低功耗模式中最大的一个。唤醒源是：NRST外部复位信号、WDT复位、WKUPin引脚上的一个上升沿、以及ERTC alarm/tamper/wakeup等。这种模式可以用于时间比较长的周期性的待机，比如用于手持温度计用完再延时一段时间后（这段较短时间可用sleep模式）进入standby模式，大大延长电池的使用时间。
2. 一个用例（一箭）测三种低功耗模式（三星）的进入与唤醒
官方固件库其实对三种低功耗模式都有示例，但笔者想只用一个测试用例就能展示完AT32L021的所有三种低功耗模式特性，并做功耗测量，来看看笔者怎么做到的吧。
2.1 整体设计思路
每进入一个低功耗模式后，在唤醒前用万用表测量电流，完毕后触发唤醒条件后闪烁不同的LED灯三次，然后进入下一个低功耗模式。说来也巧，AT-START-L021开发板恰好有三个LED可以由 程序控制，分别为LED2（红）、LED3（黄）和LED4（绿），咱们就用闪烁它们之一三次分别表示成功退出sleep模式、deepsleep模式以及standby模式。伪代码如下所示：
try_sleep();
blink(LED2);
try_deepsleep();
blink(LED3);
try_standby();
blink(LED4);
为做演示，sleep模式唤醒源用的是串口输入；deepsleep模式唤醒源用的是ERTC的wakeup；standby模 式用的是板载的USER按键。据原理图，USER按键接的是PA0，恰好是WKUPin之一，从这一点相信你也能 体会到官方这块开发板设计之妙。
2.2 笔者的核心流程代码如下：
crm_periph_clock_enable(CRM_PWC_PERIPH_CLOCK, TRUE);
/* config usart1 */
usart1_config(115200);
if(pwc_flag_get(PWC_STANDBY_FLAG) != RESET)
{
/* wakeup from standby */
pwc_flag_clear(PWC_STANDBY_FLAG);
printf("exit deepsleep mode\r\n");
blink(LED4);
}
delay_ms(500);
printf("enter sleep mode\r\n");
try_sleep();
printf("exit sleep mode\r\n");
blink(LED2);
printf("enter deepsleep mode\r\n");
try_deepsleep();
printf("exit deepsleep mode\r\n");
blink(LED3);
printf("enter standby mode\r\n");
try_standby();
2.3 演示视频
附上视频演示下一箭（测试用例）三星（三低功耗模式）的进入与退出吧：https://www.bilibili.com/video/BV1ezChYfEAb/
由视频可知，板子重启后，很快即进入sleep模式，然后有个清脆的键盘敲击声，这是利用串口唤醒源（笔者在PC上用minicom连接了板子的串口），红灯闪烁三次，表明成功从sleep模式唤醒；随即进入deepsleep模式，然后等待16s，黄灯闪烁三次，这表明成功从deepsleep模式唤醒；唤醒后随即进入standby模式，然后按USER键一次，绿灯闪烁三次，这表明成功从standby模式唤醒。
3 各低功耗模式下的电流测量
本来测量电流，需要把R13电阻拿掉，然后利用JP3处的IDD测电流，但笔者这里偷了个懒，直接用JP2的两个引脚测了，毕竟后面想再用这块开发板还得把R13再焊上去，笔者这人做事向来是能偷懒就偷懒:D
而且这板子支持通过改动JP2的跳线连接选择MCU是3.3v还是1.8v供电，其实想都别想肯定是1.8V电流小，咱只测1.8V吧，3.3V留给读者:D
还是利用上面的测试用例，跑一遍可以把三个低功耗模式的电流消耗全部测完。
3.1 sleep模式电流
4.55mA还不错，笔者只用了串口，和官方数据也能对上。
3.2 deepsleep模式电流
0.13mA这个数据比官方给的数据大，笔者家里这万用表也不行，不知道是万用表问题呢还是程序哪里写得不太对，不过笔者以往deepsleep模式用得比较少，也不太在乎。
3.3 standby模式电流
哇！0.00mA，哈这万用表测不出来电流了，但是从上面0.13mA猜测standby模式电流应该小于个位数的uA级 ，但具体个位数是几需要上精确专业些的工具，万用表就别凑数了。
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