【国民技术N32项目移植】N32L43XRL-STB项目移植之低功耗测试

2022-12-17 19:35:58

N32L43X系列单片机是国民技术公司生产的一款高性能低功耗单片机，因此有必要对该单片机进行低功耗的测试。
一、N32L43X单片机的工作模式
MCU 共有 6 种功耗模式，分别为RUN、SLEEP、LOW POWER RUN、LOW POWER SLEEP、STOP2 和 STANDBY，不同的模式具有不同的性能和功耗。 MCU 功耗模式总结如下表所示。

对于上述几种运行模式，本人常用的是RUN、LOW POWER SLEEP、STOP2和STANDBY这四种模式，在仪表中上述几种模式也是经常使用，因此本人对上述四种模式的供电电流进行了测评。
二、测评前的准备
在上一个测评中，对电路板的布局进行了简单说明
/jishu_2324051_1_1.html
该电路板有USB口、DAP LINK仿真器、LED等外设，这部分外设均对单片机的功耗测评产生影响，为此，本人在下载完程序后，将J5和LDO-3.3V两个插座的跳线帽全部取下，切断单片机和上述电路的影响，由外部电源进行供电，并在电路中串联万用表测量电流。此外，LED是与单片机直接相连的，也需要进行处理。LED电路如下所示：

为了减小LED电路的影响，测试之前，将上述三口均设置为输出口，并且输出低电平。代码如下：

GPIO_InitType GPIO_InitStructure;
	
	RCC_EnableAPB2PeriphClk(RCC_APB2_PERIPH_GPIOA, ENABLE);
	RCC_EnableAPB2PeriphClk(RCC_APB2_PERIPH_GPIOB, ENABLE);
	
	GPIO_InitStruct(&GPIO_InitStructure);
	GPIO_InitStructure.Pin        = GPIO_PIN_8;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Current = GPIO_DC_4mA;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pull    = GPIO_No_Pull;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitPeripheral(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStruct(&GPIO_InitStructure);
	GPIO_InitStructure.Pin        = GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Current = GPIO_DC_4mA;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pull    = GPIO_No_Pull;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitPeripheral(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

        GPIOA->PBC 	= GPIO_PIN_8;
	GPIOB->PBC 	= GPIO_PIN_4;
	GPIOB->PBC 	= GPIO_PIN_5;

本人记得可以将IO口设置为输入口，以降低功耗，但是在用这个电路板测试的时候，设置为输入口后，电路的输入电流会较大，大约增加90多uA，不知道什么原因，将这几个口设置为低电平输出后，电流却较小。
三、LOW POWER SLEEP测试
编写程序，在系统上电后，自动进入低功耗睡眠模式，按下PA0外部中断后，唤醒，经过延时再次进入低功耗睡眠模式，代码如下：

RCC_EnableAPB1PeriphClk(RCC_APB1_PERIPH_PWR, ENABLE);
    KeyInputExtiInit(KEY_INPUT_PORT, KEY_INPUT_PIN);
    EXTI_ClrITPendBit(EXTI_LINE0);
    while (1)
    {
        delay(1000);
        PWR_EnterLowPowerSleepMode(SLEEP_OFF_EXIT,PWR_SLEEPENTRY_WFE);
        delay(10);
        PWR_ExitLowPowerRunMode();          
        SetSysClockToPLL(108000000,SYSCLK_PLLSRC_HSE_PLLDIV2);
    }

在进入低功耗模式之前，必须加入延时，否则系统上电后会直接进入低功耗后，无法再下载程序。
微信图片_20221217185643.jpg

系统上电后，经过一段时间进入低功耗睡眠状态。下面两图分别是运行状态下和低功耗睡眠时的电流，一个是7.78mA，一个是174.4uA，电流变化明显。
四、STOP2 模式
STOP2 模式基于Cortex®-M4F 深度睡眠模式，所有的核心数字逻辑区域电源全部关闭。主电压调节器(MR) 关闭， HSE/HSI/PLL 关闭， MSI/LSE/LSI 可选运行。 CPU 寄存器，80 字节备份寄存器，RCC 、SPI1/2、 UART4/5、USART2/3、I2C1/2 、WWDG 寄存器保持。RET 域和低功耗电源域仍正常运行。
编写程序，使系统上电后，进过延时自动进入STOP2模式，按下PA0可以使其唤醒，唤醒后会继续执行代码。程序如下：

RCC_EnableAPB1PeriphClk(RCC_APB1_PERIPH_PWR, ENABLE);
    KeyInputExtiInit(KEY_INPUT_PORT, KEY_INPUT_PIN);
    while (1)
    {
       delay(600);       
       PWR_EnterSTOP2Mode(PWR_STOPENTRY_WFI,PWR_CTRL3_RAM1RET); delay(600);       
       SetSysClockToPLL(108000000,SYSCLK_PLLSRC_HSE_PLLDIV2);
    }

系统上电后，经过延时，进入STOP2模式，此时电流测量如下：

该模式下，单片机电流不到2uA。
五、STANDBY 模式
STANDBY 模式是基于 Cortex®-M4 的 Deep-Sleep 模式。核心域完全关闭，PLL、HSI、HSE 关闭， LSI 和 LSE 可选运行。SRAM2 可选保持、 RTC 和 IWDG 可选工作。所有 GPIO 引脚状态都可选择为保持或高阻态。
编写程序，使系统上电后，自动进入STANDBY模式，按下PA0唤醒键，使其唤醒，代码如下：

Wakeup_Pin_Config();
    RCC_EnableAPB1PeriphClk(RCC_APB1_PERIPH_PWR, ENABLE);
    PWR_WakeUpPinEnable(WAKEUP_PIN1,ENABLE);
    Delay(2000);
    while (1)
    {
      if (PWR_GetFlagStatus(1,PWR_STBY_FLAG) != RESET)
      {
        PWR_ClearFlag(PWR_STBY_FLAG);
      }
      if (PWR_GetFlagStatus(1,PWR_WKUP1_FLAG) != RESET)
      {
        PWR_ClearFlag(PWR_WKUP1_FLAG);
      }
      Delay(600);
      PWR_EnterSTANDBYMode(PWR_STOPENTRY_WFI,PWR_CTRL3_RAM2RET);
    }