你的浏览器版本过低,可能导致网站不能正常访问!
为了你能正常使用网站功能,请使用这些浏览器。

【经验分享】STM32L4 中 STOP2 模式下的漏电流

[复制链接]
STMCU小助手 发布时间:2022-2-17 20:07
前言6 K( S) D8 L& @4 x7 M( M: t
STM32L4 系列,目前是 STM32 超低功耗产品中最强大的一个系列。它还为我们提供了更多的低功耗模式的选择,包括STOP2 模式,包括低至 30nA 的 Shutdown 模式。对于这些模式,我们需要进行深入地了解,才能把它们用好。
. p" m" r5 A: @- ^
& y( J4 C7 q) v/ k! u" h& f# d2 w; k; k+ d7 y3 P$ D. Y& \
问题1 a4 U8 J: h$ W1 A' r
某客户在其产品的设计中,使用了 STM32L476RGT6。客户在开发过程中,发现当进入 STOP2 模式后,MCU 的电流保持在179.6uA,远大于数据手册中所描述的值:1.18uA (3V 工作电压 & 室温 & 无 LCD & 无 RTC)。
' }, {" P! w) b" [% o0 L  e9 D& p
% R3 c7 h6 j7 X$ p
, m% ]. z9 E* K! D3 ]  y6 t调研
; k; N5 N8 M7 c2 ^) I- _1.了解问题7 O$ \0 z( p& c( W5 d" v; u% R* ^
首先,我们先确认这个 179.6uA 的电流真实存在,而且只是 MCU 上的电流,不是整机电流。客户并没有使用 LCD,也没有RTC,根据参考手册,在 3V 的供电电压下,这个电流应该是 1.18uA 左右,如下:
; O' Q' J7 j& E& ^" U4 I& J
! [7 C& r1 z9 B 5SWQ}N4X}1WS[P~NMV)(1_0.png # q( o; Y2 l/ b$ D1 N

' S% U* ]" b1 X6 Z" Z: O7 U; H目前所测的这个电流实在是太大了。* p1 ]9 c7 @; Y5 Y4 s& W

- D7 l3 d8 d- n7 N5 d2 b2.问题分析, y# t, q/ e6 C1 K9 Y' `$ x
根据代码和现象确认 MCU 已经进入了 STOP2 模式。那么,这个电流是如何产生的呢?初步怀疑是有输出口在对外输出电流。于是,找到电路图,对电路图进行了检查,客户的电路图并不复杂,没有很明显可能会导致往外输出电流的情况。8 H' o5 M& f. o7 e

. b3 [) E: q4 @# J/ L9 a4 _7 M
, n; {5 e3 ?8 j1 c- h8 h$ m3 a/ a结合电路图,我们对 I/O 口的状态进行了检测,最后发现 MCU 的一个 I2C 接口上的两根信号线电平为低!这要分成两种情况来看,一是这两个 I/O 口被配置为输入口,那么它是对的,不会产生电流;另一种情况是,它仍然为 I2C 功能的开漏输出口,那么这个情况下将会产生漏电流。所以,需要对代码进行检查。
0 v9 D( e6 \. m. p- _: J0 [6 Z  j: A; Q

! J) G+ e& c$ ]* A" K从电路图上来看,MCU 的 I2C 接口,SCL 和 SDA 两条线直接连接到外部器件,没有上拉电阻。所以,先检查 I/O 配置,这两个口被配置为具有内部上拉的复用开漏功能模式,这是正确的配置,没有问题,使用了内部上拉电阻。但是,我们发现客户在进入 STOP2 模式之前并没有对这两个口的配置进行更改,也就是说,它们仍然保持 I2C 功能的开漏输出结构,带着内部上拉电阻。: h' X0 V7 T0 R
% ?1 o% n( K2 W
4 n* J1 X0 ~) H8 c% K1 x
但是,如果 I2C 是在空闲状态下进入 STOP2 模式,按道理,它们应该是保持在高电平。为什么两个引脚都是低电平呢?再检查用户代码,发现代码中将数据写入 I2C 进行发送后,就直接进入 STOP2 模式了。问题来了,如果进入 STOP2 模式的时间点上,数据还在发送过程中,此时,若 SCL 和 SDA 都处于低电平的情况下,I2C 外设时钟停止,SCL 和 SDA 的状态将被锁定在输出低电平状态上。我们使用示波器对此情况进行测试,发现确实如此,在进入 STOP2 模式时,I2C 数据还在发送;处于 STOP2 模式中,SCL 和 SDA 保持为输出低电平;从 STOP2 模式唤醒后,I2C 继续把剩下的 bits 发完。- X: g2 F' {! f. p- L
* D+ K  v3 Y0 g$ H) r
来看一下此时 SCL 和 SDA 的 I/O 配置图:$ {, X" Q2 K' t1 r% x! H

/ u* m5 s. o& Z7 v' f 3%}Z{R~1T~F(KZ`Z1U92OKN.png
8 s' U/ Y* M  r( F8 ?7 x4 n" A* H$ i7 j% w) i# z  W* a7 I7 \0 W  D
到此,这个问题基本就理清楚了:当 I2C 在工作时,并在 SCL 线和 SDA 线上发送低电平时,N-MOS 被打开,电流从VDDIOx 经过上拉电阻流入 I/O 口内部,经过 N-MOS 流入 VSS。若此时进入 STOP 2 模式,由于 Vcore 域的所有时钟停止,导致 I2C 外设时钟停止,那么此 I/O 状态被保持,将导致在 STOP 2 模式下电流持续产生。
1 q) _* I! k1 U) P6 C" [! `0 d* F! D7 X  M  t
STM32L476 的内部上拉电阻为 25~55 kΩ,标称值为 40 kΩ ,3V 的工作电压,两个 I/O 的上的电流大约是
" A$ Q; S) y9 B5 D1 n                                 3V/40 kΩ * 2= 150uA
7 `$ u$ V+ n5 t* S因为内部上拉电阻并非就是 40 kΩ,所以我们测得到 179.6uA 就是相当地正常了。& |; h6 Z7 j' \8 c/ e4 k
" h/ D- a& k; d
3.问题解决" c) Q7 D/ @0 ?% z, J$ n
检查 STM32L476 的参考手册 RM0351,在 STOP2 模式下的描述中,可以看到以下这一段话:) w- w6 ]; L' u  {

& @* \; F. s0 m OF05LD}(DS((G(9@92D.png 9 c3 c- a  x7 L( y
: q& n3 |9 W7 C  z
意思是:所有在 STOP2 模式下不能使用的外设,在进入 STOP2 模式之前,必须在其外设本身清除相应的使能位来进行禁用,或者通过设置相应的位将其恢复到复位状态。
8 E0 H+ L- {' o8 G( w( |$ ^1 y% [: a' `/ K
于是,需要对代码进行修改:在进入 STOP2 模式之前,将 I2C 外设进行复位,复位后将 SCL 和 SDA 两根线配置为输入上拉状态。为什么要配置为输入上拉呢?因为此 I2C 在外部上没有上拉电阻连接,需要在 STOP2 模式下保持这两个 I/O 上有确定的电平,以避免其易受电磁干扰和额外的电流消耗。而这两个口工作中又作为 I2C 接口,所以选择上拉电阻而不是下拉电阻。7 ?, J/ j; D% |+ t+ x; F% S  Q+ h8 ~

; x1 }/ z; X0 x* _8 y8 W; E3 O( u, w$ O3 P
修正后,再进行测试,可测得在 STOP2 模式下的电流为 1.0uA,与数据手册相符。
( Y* K1 U9 H+ G' T) B1 n
0 c- [2 Y4 H, w4 Q$ O* A1 k2 m- r* l7 _) r& N
结论
  k; ?1 i# d1 ?8 B由于在进入 STOP2 模式之前没有对 I2C 进行复位及 I/O 口处理,导致在 STOP2 模式中产生了漏电流。
5 t+ ?" R1 U8 d! u% u& z% F, B5 G8 S" `2 c5 w1 h
# p% C& W' |9 {5 K, [* a  e! b
处理# T: I" ?) s2 U
在进入 STOP2 模式下,请确保所有不相关的外设都已经被正确复位或禁用,并配置 I/O 口为相应的正确结构。此种情况还容易发生在使用操作系统的应用中,因为多个任务的调度很容易让使用者在进入 STOP2 模式时忘记对所有的外设进行检测。所以,在进入 STOP2 模式前,请检查一下其他任务的工作情况,是否还有外设在传输数据还没传输完,是的话需要等待其结束,确保所有数据传输完成后,对外设进行复位或禁用,再进入 STOP2 模式。3 [  ^& l5 K$ {- }; M) }0 [
( z- R; T  U2 X0 J% _/ N
收藏 评论0 发布时间:2022-2-17 20:07

举报

0个回答
关于意法半导体
我们是谁
投资者关系
意法半导体可持续发展举措
创新和工艺
招聘信息
联系我们
联系ST分支机构
寻找销售人员和分销渠道
社区
媒体中心
活动与培训
隐私策略
隐私策略
Cookies管理
行使您的权利
关注我们
st-img 微信公众号
st-img 手机版