低功耗

本应用笔记介绍STM32MP1 系列器件的各种低功耗模式,以及如何配置和退出这些模式。本文档还提供了在系统级别使用低功耗模式以及使用外部STPMIC1x 功率调节器组件时需要考虑的一些指导。

详阅请点击下载《STM32MP1系列使用低功耗模式》

来源:ST
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围观 7

不断降低集成电路的功耗是集成电路发展过程中永不改变的主题。

降低功耗,有利于节约能源,延长待机时间,降低产品热量… … 毋庸多言,低功耗已经成为衡量产品优略的重要指标之一。

恩智浦官方通常推荐刚刚接触LPC芯片的客户,参考MCUXpresso SDK 自带的 power_mode_switch_lpc例程作为参考代码。使用这一经典例程,客户可以用串口终端控制MCU进入四种低功耗模式:睡眠模式(Sleepmode),深度睡眠模式( Deep Sleep mode),掉电模式(Power Down mode)和深度掉电模式(deep power down mode)。同时,用户还可以通过串口设置选择多种唤醒方式实现MCU的唤醒。

然而,我们经常有客户询问,官方提供的power_mode_switch_lpc例程测到的低功耗数值和数据手册标称的有不少出入。

例如用LPCXpresso845MAX 测试,在掉电模式(Power Down mode)下,如果没有断掉调试器,自测板子电流值可达到100uA左右, 而数据手册标称掉电模式下的典型电流值1.5uA,最大电流值10uA(见下图)。这是哪里出了问题?

“为什么我测到的低功耗电流和手册不一样?"

power_mode_switch_lpc例程的目的,是为了给客户演示LPC的几种低功耗模式及多种唤醒方式。

下面我们来一步步演示并修改该例程以得到数据手册的标称值。

实验环境:

DemoBoard: LPCXpresso845MAX

SDK:SDK_2.8.0_LPCXpresso845MAX

DemoCode: power_mode_switch_lpc

IDE:MCUXpresso IDE v11.2.0

步骤:

1、将power_mode_switch_lpc下载到LPC845开发板,启动运行。串口选择low power mode,wake (SW2按键) 唤醒。程序运行进入掉电模式,在调试器未断开情况下,此时实测Idd=99.5uA

“为什么我测到的低功耗电流和手册不一样?"

进入low power mode,程序使用了如下代码

POWER_EnterPowerDown(DEMO_ACTIVE_IN_DEEPSLEEP);

为了唤醒,参数DEMO_ACTIVE_IN_DEEPSLEEP配置了PDSLEEPCFG,将BOD和看门狗振荡器电源域打开了,导致了一部分电流的损耗,造成电源电流偏大。

2、这一步,我们将对应用于唤醒的初始化语句去掉,

// DEMO_InitWkt();

把下面一行进入掉电模式的代码

// POWER_EnterPowerDown(DEMO_ACTIVE_IN_DEEPSLEEP);

替换成

POWER_EnterPowerDown(0); //power down BOD and watchdog osc

修改后在掉电模式下关闭了BOD电源域和看门狗时钟,再次编译下载代码并再次进入掉电模式,此时实测Idd=57.3uA

“为什么我测到的低功耗电流和手册不一样?"

这样Idd明显降低了。然而57.3uA仍然和数据手册标称的典型值1.5uA相差很多。这是由于IDE的后台将MCU用于调试的电源域打开了导致了额外电流消耗。

3、我们将开发板脱机独立运行(断掉电源重新上电),进入掉电模式,此时实测Idd=1.4uA。

小结:

数据手册的低功耗电流参数的测量,是在MCU GPIO输出为低且禁止上拉,且所有振荡器及模拟域都被关闭的情况下测得的。

在对低功耗要求高的场合,用户需要仔细优化代码设计以得到最佳的低功耗设计。

来源:恩智浦MCU加油站
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围观 13

低功耗模式

本文讨论下STM32低功耗模式,先看如下手册。

“STM32低功耗模式"

对比了 STM32F0 和 STM32F1 两者进入低功耗是一样的,低功耗模式有三种:

  • 睡眠模式,CM3 内核停止,外设仍然运行,此功耗是最高的

  • 停止模式,所有时钟都停止,此功耗较低,典型大概在20uA左右 

  • 待机模式,1.8V 内核电源关闭,此功耗最低,典型大概在2uA左右

一般做开发大多都是选择停机模式,因为停机模式功耗较低,而且任一中断或事件都能唤醒。待机模式虽然功耗最低,电流只差10个微安,但是只有特定的事件和引脚可以唤醒,实时性不是很好。

先来看下官方库进入低功耗的方式。

void PWR_EnterSleepMode(uint8_t PWR_SLEEPEntry); //睡眠模式 
void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry);  //停机模式
void PWR_EnterSTANDBYMode(void);    //待机模式

这里我们用到停机模式,有两个参数 。

第一个PWR_Regulator是选择电源是否进入低功耗。

#define PWR_Regulator_ON               //电源不进低功耗 唤醒基本没延迟
#define PWR_Regulator_LowPower         //电源进去低功耗 不过唤醒启动有一点延迟

第二个参数PWR_STOPEntry选择唤醒的方式。

#define PWR_STOPEntry_WFI              //中断唤醒
#define PWR_STOPEntry_WFE              //事件唤醒

停机模式唤醒后自动选择系统内部时钟,看自己的应用是否需要重新配置。如果你的系统时钟是HSI或者HSE是要重新配置,一般都需要重新配置,直接调用系统时钟配置函数。

另外停机模式唤醒后,flash程序是从中断或事件开始执行的。

如何做到停机模式更低功耗

代码

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);  //使能时钟 
PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower,PWR_STOPEntry_WFI);

上面代码第一个参数PWR_Regulator_LowPower是配置电源低功耗模式。第二个参数PWR_STOPEntry_WFI用来确定是中断唤醒还是事件唤醒,或者两者都要。

第二步你要把所有引脚IO口释放,全部配置成模拟输入状态,此时IO口几乎0消耗,具体见手册说明。

“STM32低功耗模式"

我们只要在进入低功耗之前把IO口配置一下就行了(根据自己应用需要配置IO),但是唤醒之后就要重新配置IO口了。

注意,在配置IO模拟输入之前,一定不要锁定IO口。我之前就踩了这个坑,在配置成模拟输入之前我们串口两个引脚锁定了导致我的功耗一直在90uA左右下不去。

正确配置的功耗在10uA左右,这功耗已经相当低了,用四节5号电池够你用至少1年了。

来源:STM32嵌入式开发
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围观 100

瑞萨电子宣布,推出支持完整低功耗蓝牙®5(Bluetooth® 5)的RX23W模块,适用于物联网(IoT)终端设备的系统控制和无线通信。


该模块采用32位RX23W,全面支持低功耗蓝牙通信,包含天线、振荡器和外围匹配电路,通过包括日本和美国(注)在内的多国无线电法认证,并获得蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)认证。客户无需额外的RF设计、调试或专业RF知识,即可直接使用该模块,缩短新产品开发时间。采用超小尺寸6.1mm x 9.5mm、83引脚LGA封装,可用来设计更为紧凑的设备,并减少外部元件,以降低物料清单(BOM)成本,提升家电、医疗和运动健身设备等物联网终端产品的开发效率。

全新模块包含的RX23W MCU支持完整的低功耗蓝牙5通信,包括远距传输和2Mbps数据吞吐量。具有出色的通信特性,在125Kbps速率下接收灵敏度为-105dBm。RX23W以瑞萨RXv2 CPU内核为基础,提供卓越的计算性能,最大时钟频率可达54MHz,具备出色的能效,是系统控制类应用的理想选择。该产品还集成了瑞萨独有的安全功能TSIP(Trusted Secure IP),可提供强大保护,防止窃听、篡改和病毒等威胁。此外,RX23W还拥有丰富的外设,包括触摸键、USB和CAN等IoT设备不可或缺的功能。

瑞萨电子物联网平台事业部副总裁伊藤荣表示:“随着物联网设备的开发周期越来越短,开发压力也越来越大。我很荣幸地看到,在备受广大客户青睐的RX MCU推出十周年之际,瑞萨推出了首款基于RX的蓝牙通信模块,帮助客户提高产品开发效率。“

开发环境

新型RX23W模块采用与RX MCU相同的软件开发环境,开发人员可同时进行系统控制和通信控制开发。Smart Configurator帮助开发人员利用GUI生成用于外设功能和蓝牙驱动代码,并配置引脚设置。QE for BLE则可帮助开发人员生成用于自定义蓝牙配置文件的程序。蓝牙测试工具套件提供GUI,允许开发人员执行初始无线特性评估和蓝牙功能验证。这些工具适用于开发过程中各个环节,为开发人员带来从初始阶段到应用产品开发全面支持,显著提高开发效率。

RX23W模块可与瑞萨模拟和电源产品相结合,开发适用于各类应用的全面解决方案。多款“成功产品组合”显示了RX23W模块的独特功能以及瑞萨产品阵容的广度和深度。例如,医疗贴片的参考设计可借助RX23W的蓝牙连接功能监测体温、血氧饱和度(SpO2)和心率。典型应用还包括48V电动车解决方案,该解决方案可通过RX23W连接智能手机,查看车辆电池状态和历史路线。

供货信息

RX23W模块现已开始量产和出货,10,000片批量时参考价格为6.6美元/片。此外,瑞萨同时推出评估目标板,参考价格为50美元/块,即日起发售。了解有关瑞萨RX23W模块的更多信息,请访问www.renesas.com/rx23w-module

(注)RX23W模块已通过美国、加拿大、欧盟和日本的无线电法规认证,中国SRRC认证也在计划中

关于瑞萨电子集团

瑞萨电子集团 (TSE: 6723) ,提供专业可信的创新嵌入式设计和完整的半导体解决方案,旨在通过使用其产品的数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。作为全球微控制器、模拟功率器件和SoC产品供应商,瑞萨电子为汽车、工业、家居、基础设施及物联网等各种应用提供综合解决方案,期待与您携手共创无限未来。更多信息,敬请访问renesas.com。

围观 11
  • 新型PG22微控制器支持大批量、低功耗的消费和工业产品
  • 通过一系列独特的产品功能为市场提供领先的32位MCU性能

Silicon Labs宣布推出一款低成本、高性能的解决方案——EFM32PG22(PG22)32位微控制器(MCU),拥有业界领先的低功耗、性能及安全性。PG22凭借其易于使用且高精度的模拟功能,非常适合于快速开发尺寸受限且对低功耗运行有严苛要求的消费和工业应用。

EFM32PG22(PG22)32位微控制器(MCU)

PG22通过一系列独特的产品功能为市场提供领先的32位MCU性能,包括:

  • 超低功耗:运行模式下27 µA/MHz和EM2低功耗模式下1.1 µA(带有8k RAM保持);
  • 76.8 MHz的Arm® Cortex®-M33内核;
  • 具有64k / 128k / 256k / 512k闪存和32k RAM;
  • 紧凑的封装:5 mm x 5 mm QFN40(26 GPIO)或4 mm x 4 mm QFN32(18 GPIO);
  • 领先的设备安全性,包括具有信任根和安全加载程序(RTSL)的安全启动;
  • 多种外设,例如16位ADC、PDM、内置睡眠晶体和温度传感器。

PG22与屡获殊荣的EFR32xG22无线SoC(BG22、MG22和FG22)保持引脚及软件兼容,使设计人员可以利用可扩展的嵌入式平台来简化产品开发,提高成本效益。凭借与xG22 SoC完全一致的外形尺寸和代码,开发人员能够进行应用程序共享,并以即插即用的方式升级产品来支持低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)、Zigbee或专有(2.4 GHz)无线连接。

Silicon Labs物联网副总裁Matt Saunders表示:“市场对大批量、低功耗物联网(IoT)产品的需求一直在快速增长。PG22是一款经过精心设计的32位MCU,其价格贴近8位MCU市场,在尺寸和代码方面与其对应的无线产品保持兼容。”

价格与供货

EFM32PG22 MCU现已可供货,支持5mm x 5mm QFN40和4mm x 4mm QFN32封装。PG22 MCU是低成本的嵌入式MCU,批量价格低于1美元。PG22开发套件也已经准备就绪,此款小尺寸原型开发板零售价格为19.99美元。更多信息,请浏览网站:silabs.com/pg22。

关于Silicon Labs

Silicon Labs(亦称“芯科科技”,NASDAQ:SLAB)是领先的芯片、软件和解决方案供应商,致力于建立一个更智能、更互联的世界。我们屡获殊荣的技术正在塑造物联网、互联网基础设施、工业自动化、消费电子和汽车市场的未来。我们世界一流的工程团队创造的产品专注于性能、节能、互联和简易化。更多信息请浏览网站:silabs.com。

围观 27

FPGA已经变得如此具有成本效益,因此它们越来越多地与mcu结合使用,以提高整体系统效率。用途包括在的电路板空间中添加额外的功能,为复杂算法的前端添加节能处理,聚合多个外部设备以卸载高性能MCU或作为使现有设计适应新的所需的“粘合”逻辑在接口要求方面,FPGA提供了标准MCU中常常缺乏的额外灵活性。本文将快速回顾一些的应用,其中FPGA和MCU“配对”,以展示如何通过降低功耗,减小电路板空间,提高处理性能或接口灵活性来提高系统效率,从而显着改善您的下一个设计。

FPGA作为MCU配套器件

您为设计选择的MCU多久没有完全具备您需要的所有接口通道?或许您对MCU的初始选择非常合适,但是出现了新的要求,因为您的客户需要为其设计添加一些额外的接口。您可能可以使用更复杂的MCU,但这可能会增加显着的电路板空间(因为它仅在高引脚数封装中可用),功率增加(因为它只能提供比您真正需要的更多闪存和SRAM) )或者更高的成本(出于上述两个原因)。

解决这个难题的一种方法是通过在MCU旁边添加FPGA来规划对额外接口的需求。FPGA可以轻松提供额外的接口,只需提供您需要的接口,同时限制电路板空间,成本和功耗的增加。实际上,与使用更复杂的MCU的选项相比,通常会减少电路板空间,降低成本并降低功耗。

例如,莱迪思iCE40超低功耗FPGA可在极小的2.078 mm×2.078 mm电路板占板面积内提供多达26个信号IO,并且由于这些器件是通过片上NVM配置的,您不需要额外的电路板空间用于配置设备。这些FPGA还有两个专用的I 2 C接口和两个专用SPI接口,具有大量可配置逻辑,可以根据应用需要添加更多接口(直到用完引脚)。莱迪思ICE5LP1K-SWG36ITR50的框图。

该器件还具有高达80 kbits的嵌入式Block RAM,可用于接口FIFO和缓冲器,因此MCU可以等待整个数据包准备好进行处理。在将数据发送到MCU之前,DSP模块还可用于对原始传感器数据进行低级数据处理,作为预处理步骤。当FPGA可以在中断MCU之前智能地聚合数据时,可以大幅降低MCU功耗。此外,莱迪思的iCE5LP FPGA专为超低功耗应用而设计,电源静态电流仅为71μA。添加更多接口只需要额外的电路板空间或功率。查看您喜欢的MCU与更高引脚数之间的当前价格差异,然后将其与Digi-Key网站上的莱迪思iCE5PL1K FPGA价格进行比较,看看可能还有哪些成本节省。

快速响应FPGA接口请求

使用FPGA配套器件时,快速响应FPGA的服务请求非常重要。例如,音频接口可能需要具有比传感器数据更高的优先级访问权,因为必须避免音频数据中的“停顿”或者用户体验可能显着降低。通常,能够支持各种中断优先级有助于提高FPGA伙伴的实用性,并进一步提高整体系统性能和功效。

有效使用DMA还有助于进一步卸载MCU并提高效率。例如,FPGA可能首先缓冲预处理原始数据的完整数据包,以减小需要存储和传输的消息的大小。FPGA可以中断MCU并启动DMA传输,将整个消息移动到MCU存储器中。一旦DMA传输完成并且整个消息准备好进行处理,就可以中断CPU并开始对消息进行处理。

Atmel 32位AT32UC3A MCU,例如,有一个DMA控制器和一个中断控制器,两者都是可编程优先级。中断控制器图(如图2左侧所示)在右侧有一个优先级块,它为CPU产生中断级。优先级块选择具有优先级的中断,由与每个中断源相关的中断优先级寄存器(IPRn)中的中断级别字段定义。因此,可以在I 2 C端口上为较高优先级的源(例如实时音频接口)分配比低频传感器更高的优先级,以保证更快的处理。

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围观 34

通过快速的产品定制加速客户开发

加州圣克拉拉,2021年 2 月 2 日 – MEMS 硅时钟系统解决方案市场领先者 SiTime 公司(NASDAQ:SITM)今天宣布推出 SiT5008 温度补偿硅 MEMS 振荡器(TCXO)。SiT5008 理想适用于互联网连接音视频、云上流媒体设备、工业智能计量表等互联消费者设备和物联网设备,以及其他使用低功耗无线连接的设备。类似于其他的 SiTime 解决方案,SiT5008 采用小封装提供可编程特性、高可靠性和抗环境变数能力。

SiTime 市场营销执行副总裁 Piyush Sevalia表示:“SiT5008 的开发是我们快速产品发布策略的一个很好的例子。我们从单个基础平台开发出多达 15 种衍生产品并迅速地将它们推向市场。每种衍生产品都为客户提供了定制特性并帮助他们解决独特的时序问题。就 SiT5008 而言,我们通过优化我们的算法将频率稳定性提高了 10 倍,并且在两个月内就完成了产品交付。这种开发提速得以实现,依靠的是我们的系统知识和我们对自动化的持续投入。”

SiT5008 温度补偿 MEMS 振荡器的特性

SiT5008 是一种小型低功耗 ±2ppm MEMS TCXO,具备以下特性:

  • 10Mhz 至 60MHz 之间的任意频率精度达到小数点后 6 位
  • ±2ppm 至 ±10ppm 的频率稳定性
  • 工作温度 -40 至 +85°C
  • 1.8V 下典型的 3.5mA 低功耗
  • 提供待机模式,延长电池使用寿命
  • LVCMOS 输出
  • 工业标准型 2.5mm x 2.0mm 封装,100% 引脚兼容石英器件
  • 满足 RoHS 和 REACH 法规要求,不含铅、卤素和锑

SiT5008 TCXO 现已投产供货。如需了解更多信息,请访问:https://www.sitime.com/cn/products/tcxos/sit5008

关于 SiTime

SiTime 公司是 MEMS 硅时钟系统解决方案市场领先者。SiTime 的可配置解决方案提供丰富的特性集,帮助客户提高产品性能、缩小产品尺寸、降低功耗并提升产品可靠性,使他们的产品在市场竞争中脱颖而出。目前 SiTime 拥有超过 20 亿片器件的出货量,正在改变时序行业的面貌。如需了解更多信息,请访问:www.sitime.com/cn

围观 8

——基于Arm® Cortex®-M内核并集成大容量闪存

东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,推出五组全新的微控制器---M4K、M4M、M4G、M4N和M3H,且均属于TXZ+™族。其中M4K、M4M、M4G和M4N组基于Arm® Cortex®-M4内核;M3H组基于Arm® Cortex®-M3内核。全组均可实现低功耗,适合多种类型的应用,如电机控制、互联物联网设备、先进传感功能等。

工程样片将从2020财年第四季度开始提供(2021年1月到3月),量产将从2021财年第二季度开始(2021年7月到9月)。此外,还将同时提供相关文档、开发工具和示例软件。

高级微控制器的最高工作频率达200MHz,闪存存储容量最大为2MB,并集成12位模数转换器,还集成了应用专用外围设备,如高效率电机控制引擎或丰富的连接接口。

主要特性:

  • <Arm® Cortex®-M4内核>

M4K组

电机控制硬件、符合IEC60730家电功能安全标准的自诊断功能

M4M组

电机控制硬件、CAN接口、符合IEC60730家电功能安全标准的自诊断功能

M4G组

最高工作频率200MHz、最大闪存存储容量2MB、高速通信接口、可用于多传感器连接的模拟电路、用于实现安全处理的高可靠性固件更新

M4N组

最高工作频率200MHz、最大闪存存储容量2MB、各种物联网设备(传感和通信)接口、支持高速数据传输

  • <Arm® Cortex®-M3内核>

M3H组

集成LCD显示功能、符合IEC60730家电功能安全标准的自诊断功能、高效率电机控制、通过减少BOM来实现系统小型化

如需了解有关东芝TXZ+™族高级微控制器的更多信息,请访问以下网址:
https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/exhibition/campaign/txzpl...

关于东芝电子元件及存储装置株式会社

东芝电子元件及存储装置株式会社,融新公司活力与经验智慧于一身。自2017年7月成为独立公司以来,已跻身通用元器件公司前列,为客户和合作伙伴提供分立半导体、系统LSI和HDD领域的杰出解决方案。

公司24,000名员工遍布世界各地,致力于实现产品价值的最大化。东芝电子元件及存储装置株式会社十分注重与客户的密切协作,旨在促进价值共创,共同开拓新市场,实现了超过7500亿日元(68亿美元)的年销售额。公司期望为世界各地的人们建设更加美好的未来。

如需了解有关东芝电子元件及存储装置株式会社的更多信息,请访问以下网址:https://toshiba-semicon-storage.com

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