STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

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judy 发布于:周一, 08/07/2017 - 16:50 ,关键词:

前言

某客户在使用我们的STM32L073芯片做项目的开发,据他们的工程师反映在测量低功耗模式下的唤醒时间,他们测试得到的数据与数据手册中列出的结果不符合,而且差别很大,并且测试了很多片都是这个问题。想咨询我们什么样的测试方法能够得到一个符合手册规范的数值。

一、测试

在这里正好选取了手边有的STM32L053C8-Discovery探索板。
软件里选取“…STM32Cube_FW_L0_V1.9.0\Projects\STM32L053C8-Discovery\Examples\PWR” 目录下的PWR_STANDBY 和PWR_STOP这项目工程,通过这两个低功耗模式做一个说明测量唤醒时间的方法。

1.1 PWR_STANDBY模式

查看相应的参考手册RM,了解standby模式下的特点,主要涉及到参考手册中的如下两个表格:

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

从这两个表格中,我们可以看到其进入低功耗模式的条件,退出模式的条件,退出后执行的情况。对应表格可以看出,退出STANDBY模式后执行的是RESET复位,唤醒的方法我们选择WKUP唤醒引脚的上升沿;进入低功耗的方法有WFI(wait for interrupt)和WFE(wait for event)。

进入低功耗确认

直接打开运行“…STM32Cube_FW_L0_V1.9.0\Projects\STM32L053C8-Discovery\Examples\PWR” 目录下的PWR_STANDBY项目工程,并且阅读工程目录下的Readme.txt,了解该项目代码是如何进入低功耗模式,以及进入低功耗的寄存器及时钟方面的配置,这里不再赘述,重点是唤醒时间的测量。

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

将JP4跳线帽拔除,将万用表调至电流档位,串入万用表,全速运行项目代码,观测电流功耗,按下B1的按钮,看看电流的差别,判断程序运行是否正常即可(进入低功耗模式前后电流)。

唤醒波形的设置

此时程序已经能够正确的进入并能够退出低功耗模式,但由于Discovery探索板上是采用机械按钮B1的唤醒(通过查看该探索板的原理图,可以发现B1连接到的是MCU的PA0引脚,WKUP引脚),基于机械按钮在按下或释放按钮的时候,电平变高或变低的时候,或存在坡度(按键的抖动和按键电路中电容的影响),这样不利于观察唤醒时间的读取,所以可以的操作是:1/去除B1按键相关的电路,比如电容等,使得与其相连的PA0引脚上面没有电路,这时候可以从外部引入发波的波形进入PA0。2/软件代码里配置其它的唤醒引脚输出脉冲用于唤醒;唤醒引脚上波形的上升沿用于唤醒低功耗模式;

唤醒后的第一条语句的执行

从前面的分析可以知道,STANDBY模式唤醒后是执行的复位操作,即对应于IAR项目程序中的Reset Handler。在Reset Handler中添加引脚状态的切换(由低变高,或由高变低),引脚边沿的变化即可理解为唤醒后开始执行第一条语句的时间;这里添加Reset Handler中的函数最好是汇编代码,如果是C语言代码的话,由于编译工具的优化,可能C语言的一句代码,成为汇编语言的话会变成好几条,这就会影响唤醒时间的测量。

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

如果仅仅为了了解测试方法简化使用,可以看到Reset_Hanlder执行的第一个函数是SystemInit,所以简化一点,可以在SystemInit函数的开始添加如下的代码用于判断唤醒后的第一条语句:
STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

唤醒时间的计算

唤醒时间的测量,可以读取时间段= [唤醒引脚上波形的上升沿用于唤醒低功耗模式,引脚边沿的变化即可理解为唤醒后开始执行第一条语句的时间],也就是两个跳动边沿的时间间隔。

实验结果:

黄色的波形代码的是唤醒引脚PA0上的上升沿,是用于将MCU从Standby模式下唤醒;
蓝色的波形代码的是,MCU从STANDBY模式唤醒后,执行的第一个语句翻转IO口,
可以看出,STANDBY模式唤醒的时间测试结果大致为:70us,快速唤醒,符合数据手册上的描述:

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

1.2 PWR_STOP模式

同样的操作步骤和上述STANDBY模式类似,只是通过参考手册表格我们可以知道,唤醒STOP模式主要用到的是外部中断事件,WKUP引脚不能唤醒了,唤醒后不是执行RESET服务,而是继续执行进入STOP模式后的下一条指令。

所以基于上述的分析:通过打开示例程序“…STM32Cube_FW_L0_V1.9.0\Projects\STM32L053C8-Discovery\Examples\PWR” 目录下的PWR_STOP项目,主要进行修改如下四个方面:

1/ 系统时钟初始化
修改测试的条件和数据手册中的条件一致,修改SystemClock_Config()函数,这里选取的是系统时钟SYSCLK = 32MHz,HCLK = 16MHZ = HSI;

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

2/ 测试端口的配置PB12
添加for testing部分的代码,配置PB12为EVENTOUT模式,事件输出模式,结合__SEV()指令,用于在PB12的引脚上输出一个脉冲,单周期指令;
STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

3/STOP模式的进入
STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

修改成如下的配置:

注意这里用到的PWR_STOPENTRY_WFE,而不是PWR_STOPENTRY_WFI,这样可以避免需要外部的中断事件唤醒处理等的时间,所以这里也可以发现在中断函数中,由于配置为外部中断,下面这个函数在原项目工程中不再起作用了。

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

也就是说PA0引脚被配置为GPIO_MODE_EVT_FALLING,外部事件模式,而不是外部中断模式。PA0的下降沿用于唤醒STOP模式。
4/唤醒后的第一条指令
修改HAL_PWR_EnterSTOPMode()函数,

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

只添加for testing部分的这一条__SEV()指令;用于唤醒后第一条执行指令也就是在PB12引脚上输出一个脉冲。
直接运行程序,
发现实验的结果为:
黄色波形为PA0的唤醒波形
蓝色波形为__SEV指令作用于PB12引脚的脉冲。
STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

所以可以看出,STOP模式下唤醒的时间大约为5.2us,
数据手册中的数据为typ 4.9us,max 7 us,符合手册的说明要求。

STM32L低功耗模式下唤醒时间的测量

二、总结

通过上述的两个示例可以看出,通常结合外部模式(外部中断模式External Interrupt Mode或外部事件模式External Event Mode)和__SEV()指令翻转GPIO口来测量低功耗模式下的唤醒时间测量。
由于外部事件模式不需要额外处理中断时间的特点,所以利用它,我们能够得到更精确的唤醒时间的测量,更适合用于唤醒后执行下一条命令的低功耗模式。

来源: 21ic

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