NUCLEO-G071RB之——2、RUN模式功耗测试

七哥 · 2019-01-08T16:57:09+00:00

本帖最后由 toofree 于 2019-5-13 15:02 编辑 7 `- m9 D$ v, i" q3 R, [4 r / ?# V l* H, E NUCLEO-G071RB之——2、RUN模式功耗测试, U: [. N! A5 L, B0 `4 u) J, u3 S 看了STM32G071x8/xB数据手册，运行模式下功耗参数相当不错，于是动手测试了一下。得到的结果比较满意。* F8 c2 c# b6 c$ f% m ( O1 a4 D. i/ s7 p1 V! h 先看看数据手册（DS12232 Rev 2，第62页），RUN模式功耗大概100uA/MHz。 $ L+ @4 _+ U t: x6 h+ F & Z& N% b9 u% f0 N7 G % k" z2 c3 Y/ |$ b9 d 1 v2 z ]5 m+ f 对照原理图，MCU连接外设的管脚不多。USART2两个管脚，SWD管脚，一个LED控制管脚。除此之外，用户按键、复位电路、外部晶振（不用的话）都没有功耗。 " P: ]1 N3 W, e5 Q- V D 8 M: B' I7 }( p. {: u) D. U8 @ 2 J- o% w4 m* X9 ~9 A% U 可以看到三个电源都是接到了VDD，那么只要测试MCU总电源VDD的入口电流就可以。2 Y. @- y% f" E1 b" H 7 D8 _2 Z1 N/ w% e. F6 v7 q2 W4 p. L' }; F JP3跳线帽移除，串联进去万用表，可测试电流。 2 G$ \* |) U6 d! \9 T F" Z: | 7 w3 f0 q2 A: q5 X6 N. ]" U; V 9 F; I% A2 S% f7 |6 N0 R. h 用了MOS管驱动LED点灯，最大限度的减小了MCU IO口输出功耗对测试的影响，PA5高电平状态也就相当于有3.3uA的电流，低电平时更是避免了LED上拉电压对IO口的影响。, D. @. g% L5 G' q. S6 T . n+ T0 @/ z& n2 G2 S+ J& U& F6 J+ k' v 用STM32CubeMX 5.0.1建立测试工程，步骤忽略。只使用了Systick计数器；PA5设置为输出；SWD功能禁掉，PA13、PA14作为IO输出功能）；USART2_TX、USART_RX管脚没有处理，自然是作为默认输入状态，不产生功耗。; w+ \1 q" i# z2 Z + S. J z. ^% k4 x# d7 y; Y" l 2 f1 F, @5 t' F7 G/ F& K 数据手册中提供了两种测试参数，即使用16MHz的内部时钟源，分别是系统时钟为16MHz和64MHz的状态，因此本次实验也对这两种状态分别测试。（贴末附有测试工程压缩包。）6 g7 T4 Y5 ~; [7 X" }& h/ I 8 @9 {0 n6 s- R' Y4 t0 G 16MHz系统时钟工程设置：7 }( b/ @! D8 O l% }. Q4 x 3 z- P9 t. R9 j0 Q, t+ ?9 ?' Z; V A) Q3 u 64MHz系统时钟工程设置： - o) K' A; o/ a3 `* N) v5 R 7 e. y! h7 X* T+ ~( t5 z; p9 \/ M5 m% W0 Q7 G6 d+ B5 S 先使用STM32CubeMX的Tools工具对功耗进行估算，两种系统时钟下分别为1.54mA、6.62mA。; W$ p1 l4 T3 F/ u; M) ? 0 S0 J# N! x |5 w: W* B9 W( |7 a; v$ h, | E) C 设置方法，点“Step”的“加号”添加方案，弹出设置选项。 " x8 s8 A2 ~6 }# \ 如下图进行设置。由于要点LED灯，用到了GPIOA外设，因此需要勾上GPIOA，勾上后多出来功耗44.8uA；不添加GPIOA外设的功耗为1.5mA；相加得总功耗为1.54mA。4 n% d8 ^2 S% {/ w) ~* B 7 ?0 a D6 K* K/ n6 t; k2 ]* o- l2 g) n 对比添加GPIOA外设的功耗关系。 ; h5 ^, m. T7 l/ w4 L" m B @& R6 }2 Q$ c, _4 I1 [$ {9 N* {5 m. J1 p. Q( W8 J STM32CubeMX生成Keil测试工程。只“main.c”文件的主程序循环中，添加了HAL_Delay()延时和LD4闪灯。这时设置LD4点亮的延时参数为1ms，熄灭时间为999ms，也是为了最大程度降低点亮LED时，PA1管脚输出电流对整体功耗的影响。让LD4灯闪的目的，是让更直观的看到程序的确是在运行。（在NUCLEO-G071RB板上LED丝印名称为LD4，在程序中用了LED4，见到本贴中的LD4或LED4，都是一回事，不必计较！） / w! L0 i0 V2 c/ U2 G1 L ' p+ L0 v2 ]7 L . o9 @' |5 z4 D0 ~" h3 k6 S6 K- {) u, E2 E+ z/ H “main.h”文件中自动生成有LED4的GPIO和Pin脚宏定义。 + U3 R- T8 Q X# e4 r( m, {- B 1 Q* y Q8 o1 S& O+ P6 h! v* [+ o: h: I7 t 经测试得出结果： H$ c6 A. P% C+ D 使用内部时钟源HSI16，系统时钟为16MHz时的电流为 1.427 mA，相当于1.427/16=89.2uA/MHz； 6 v2 Z8 X* Z7 B! ?9 G 使用内部时钟源HSI16，系统时钟为64MHz时的电流为 5.675 mA，相当于5.675/64=88.7uA/MHz。4 D. J0 ?: Q- Q4 @' n 4 _" ` @( z$ v% Z) k4 q0 [; E （测试图片没得拍，两只手拿着万用表表笔，串联到JP3两端给供得电。）. I5 y" ?) ?9 D# M6 _( Y* P ( F- }. c; i/ d6 k 至此实验结束，实验结果与预期一致。1 }! z C- Q( L3 B 8 S" o! B2 Q t: {. r# Q+ s 附上实验相关文件及测试工程： ; q' V, O+ i5 G" L MB1360-G071RB-C01 Board Schematic.pdf (4.84 MB, 下载次数: 19) 2019-1-8 02:07 上传点击文件名下载附件 % J' M/ V } T' _5 F9 ? B TEST_STM32G071RB_64M.rar (6.08 MB, 下载次数: 25) 2019-1-8 02:06 上传点击文件名下载附件 + s, u. S( C [ TEST_STM32G071RB_16M.rar (6.08 MB, 下载次数: 7) 2019-1-8 02:06 上传点击文件名下载附件 7 O7 P6 [3 s% Y% B: Q6 x( o DS12232 ArmÂ® CortexÂ®-M0 32-bit MCU, up to 128 KB Flash, 36 KB RAM, 4x USART, .pdf (2.08 MB, 下载次数: 16) 2019-1-9 00:13 上传点击文件名下载附件 & \' J& ^' A& Y; z . c% G% A8 B% f% b3 R ; @5 z& p( `# g" s/ y8 [2 r7 q! ] - h7 V5 Z* u3 t+ C( P/ j6 F. }/ G( I. a! f- n H2 ] # a9 }0 ^; ?4 K7 \ % K3 L& r: e- k延伸阅读：% ?$ P! I6 f! Y# O' V; i STM32G0：新一代入门级32位STM32，超过93%的 I/O利用率 ) T9 H( m$ V0 y, S) [" WSTM32G0系列：满足智能物联网产品对尺寸更小、功能更强、能效更高的需求% g# C9 `% p( f5 D: N" ` STM32G0设计文件3 h, b, ]. u5 z6 b! z 4 c, y2 g9 G0 v# @$ z# t- G

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七哥发布时间：2019-1-9 00:57

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本帖最后由 toofree 于 2019-5-13 15:02 编辑

NUCLEO-G071RB之——2、RUN模式功耗测试

看了STM32G071x8/xB数据手册，运行模式下功耗参数相当不错，于是动手测试了一下。得到的结果比较满意。

先看看数据手册（DS12232 Rev 2，第62页），RUN模式功耗大概100uA/MHz。

对照原理图，MCU连接外设的管脚不多。USART2两个管脚，SWD管脚，一个LED控制管脚。除此之外，用户按键、复位电路、外部晶振（不用的话）都没有功耗。

可以看到三个电源都是接到了VDD，那么只要测试MCU总电源VDD的入口电流就可以。

JP3跳线帽移除，串联进去万用表，可测试电流。

用了MOS管驱动LED点灯，最大限度的减小了MCU IO口输出功耗对测试的影响，PA5高电平状态也就相当于有3.3uA的电流，低电平时更是避免了LED上拉电压对IO口的影响。

用STM32CubeMX 5.0.1建立测试工程，步骤忽略。只使用了Systick计数器；PA5设置为输出；SWD功能禁掉，PA13、PA14作为IO输出功能）；USART2_TX、USART_RX管脚没有处理，自然是作为默认输入状态，不产生功耗。

数据手册中提供了两种测试参数，即使用16MHz的内部时钟源，分别是系统时钟为16MHz和64MHz的状态，因此本次实验也对这两种状态分别测试。（贴末附有测试工程压缩包。）

16MHz系统时钟工程设置：

64MHz系统时钟工程设置：

先使用STM32CubeMX的Tools工具对功耗进行估算，两种系统时钟下分别为1.54mA、6.62mA。

设置方法，点“Step”的“加号”添加方案，弹出设置选项。
如下图进行设置。由于要点LED灯，用到了GPIOA外设，因此需要勾上GPIOA，勾上后多出来功耗44.8uA；不添加GPIOA外设的功耗为1.5mA；相加得总功耗为1.54mA。

对比添加GPIOA外设的功耗关系。

STM32CubeMX生成Keil测试工程。只“main.c”文件的主程序循环中，添加了HAL_Delay()延时和LD4闪灯。这时设置LD4点亮的延时参数为1ms，熄灭时间为999ms，也是为了最大程度降低点亮LED时，PA1管脚输出电流对整体功耗的影响。让LD4灯闪的目的，是让更直观的看到程序的确是在运行。（在NUCLEO-G071RB板上LED丝印名称为LD4，在程序中用了LED4，见到本贴中的LD4或LED4，都是一回事，不必计较！）

“main.h”文件中自动生成有LED4的GPIO和Pin脚宏定义。

  经测试得出结果：
使用内部时钟源HSI16，系统时钟为16MHz时的电流为 1.427 mA，相当于1.427/16=89.2uA/MHz；
使用内部时钟源HSI16，系统时钟为64MHz时的电流为 5.675 mA，相当于5.675/64=88.7uA/MHz。

  （测试图片没得拍，两只手拿着万用表表笔，串联到JP3两端给供得电。）

  至此实验结束，实验结果与预期一致。

  附上实验相关文件及测试工程：