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评估 STM32L1 系列电流消耗

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STMCU小助手 发布时间:2022-7-14 18:00
前言! m% J$ t6 v0 n) s  c* \/ `$ F1 W
意法半导体基于 ARM® Cortex™-M3 STM32 L1 系列采用意法半导体专有的超低泄漏处理技术,具有创新型自主动态电压调节功能和 5 种低功耗模式,为各种应用提供了无与伦比的平台灵活性。 STM32L1 系列产品在不影响性能的情况下扩展了超低功耗概念。* E3 Y  s% s3 H
这种复杂的架构意味着配置设置和操作模式具有更多选择。本应用笔记描述了如何配置您的STM32L1 器件来实现低功耗功能的目标,以及如何配置该系列产品的运行模式。它提供了经过验证的、现成可用的代码示例,能够快速评估您的探索板或其他平台上的电流消耗。. ~$ B3 O/ B7 `5 ^+ A- Y
本文档不提供针对器件特性的任何配置设置。所附 STSW-STM32146 固件仅作指导。 请参考相关的数据手册来获取有效的最新特性数据。
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) Y) X$ o* M% b% z5 t6 V/ k( }$ p! k
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5 m- `) `8 `& X6 b# L

7 ]0 t  o, M8 F4 |' t% a  J1 固件架构' D" ~8 p, K6 z4 r0 b( o) g
本应用笔记和相关固件定义了器件的基本配置,该配置对于实现最优化电流消耗的目标是必要的。它提供了一种清晰且有启发意义的方法,使您能够利用多种最优化低功耗模式的优势。固件的架构如1固件架构中所述。

" M( l9 y4 d4 `3 p( \6 x  y

5 p9 t5 V* b, h+ c0 d KWH{D4%GG$Z2IFI{XSC7M.png
2 K% `7 P7 _. g- y4 z
( |+ C. v( M1 ]4 K2 u/ J% Y4 r
# y: u$ l5 S. G: ], @' T9 O
该固件选用基于多项目工作空间的方式。每个项目指向激活的或器件可用的某一种低功耗模式。它们被配置为最简单的用例。 main.h 文件包含了一系列 “#define”,使您可以对更多定制化的测试进行微调 (您可从2:编译选项或代码本身的注释中获取更多详细信息)。每个项目的目标设置允许使用不同的时钟配置,这使得在评估阶段中重现精确的应用实例成为可能。
% Q1 o/ h4 Z, a+ U在 IDE 工具的配置向导中,时钟频率或振荡器范围须根据您的需要来定义。

. k, V: A/ f2 g' E  r% T0 D' a" L3 k" h! S3 ^
1.1 运行模式' e/ m0 p$ _- K7 n+ X( {
器件的运行功耗通过在器件中运行不同类型的代码来进行评估。请参考2 来获取更多关于编译选项的详细信息。% Z" c$ g: w9 X) f$ {
  F2 ?: V4 V0 {" c' `4 O
1.1.1 仿真整数运算循环. z3 r8 `4 ~8 \) `4 q( O
器件的运行功耗通过在闪存中运行一个指令循环来进行评估。该代码设计成可得到近似等于Dhrystone 基准的电流消耗,但是用汇编语言编写。这种方法的优点是能够使代码不依赖于编译器设置。
/ ^% J4 Y# {% l0 g* l% Q
9 f# w2 V7 ^9 y1 X
RAM 执行和 DMIPS/mA+ y1 O9 W: g; \. _  z5 E
为检测应用代码从内部 Flash 或内部 RAM 中执行时电流消耗中的不同,您必须在编译器、IDE 的选项中指定文件 dhrystone_like.c 映射到何处。由于可关闭 Flash,因此从 RAM 执行的电流消耗更低,这使得 DMIPS/mA 速率明显增高。

% |' ^/ Q/ V2 E9 @6 K
3 U6 p. U% P0 h' Z8 r' s+ W( G
1.1.2 CoreMark 代码
* P' y/ @! b+ \# L; R$ v可评估实际 CoreMark® 代码的消耗。电流消耗可能依赖于编译器和优化设置。进行CoreMark 评分 (Timer, USART……)测量的必要配置都被禁用,以便仅测量 CPU 消耗。

: d. J" K7 _4 B8 v0 M: x- z; M9 B$ @: v: R9 g  s+ }
1.1.3 Dhrystone 代码6 D* z7 {+ i2 R. E/ ?7 B
运行该测试时,请注意禁用编译器内联选项来使其符合整数运算的要求。关于如何实现,更多信息请参考 C 编译器文档。2 g; |$ S! R( m) V; E+ M. S- C
1.1.4 Fibonacci 代码
6 T" J; T, i+ _) L- T7 M* ^
此代码执行对 Fibonacci 数列前 46 个数项的计算。 46 次迭代后,32 位结果溢出。也可以从内部 RAM 存储器中执行该代码,且 Flash 置于掉电模式以实现更低的电流消耗和更高的性能。: q) E" y8 a- `( s6 Z! P
+ M+ ]; a) r) b5 ~* z  E
5 U" }7 N0 f' P
1.1.5 c 语言中的无限循环:while (1) 0 ^, i( {6 S! Y( G/ i! [* Q- G% c
为了比较执行复杂计算和基本循环时的内核功耗,向用户提供了此选项。也可以在 RAM 存储器中执行它 (Flash 关断)。
3 b& {& L6 a  J1 y注意: / W, e( p( I  z9 p7 U' K
请注意,仅从闪存执行且预取和 64 位访问使能时,“c while(1); routine” 可能在器件上产生不同的电流消耗。如果在无限分支之前的指令是一个 32 位指令,则分支指令从 Flash 访问。- X. _4 Y9 S5 D. w
另一方面,如果分支指令在一个 16 位指令之后,则它可以完全从预读取结果访问,会产生更小的电流消耗。1 ~5 U7 T: @$ B+ S" G- h
该特点重点说明了内存加速随内存中代码不同队列的运行。
" a2 T7 I" F. P: N) ~$ b8 o$ S. R9 G

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1.2 低功耗运行模式( o. D4 b4 ^8 t3 {% w4 l. h3 G
运行模式和低功耗运行模式之间的区别在于内部 Vcore 域调压器的状态。 Vcore 域电压转到2 - 1.5 V 范围内,调压器置于低功耗模式。因此系统最大频率为 121 kHz。结果是为外设和内核供电的电量受到限制。高速的系统时钟配置不再可能。请注意,此限制仅对 Vcore 域有影响,其他域不受影响。该项目中执行的代码是类整数运算循环。
1 S: {9 @! ~, [3 x( p) `! q( V

( f7 g; z$ m' n) x
1.3
. |. q) g& P; ]$ i  t* ]8 Q睡眠模式# C) g3 `) n$ e# ]
该模式下, ARM® Cortex™-M3 内核的时钟被禁用,如参考手册的第 4.3.5 节 “ 睡眠模式 ” 所述。代码示例中,当没有外设被提供时钟时,闪存被配置为低功耗模式。

7 |1 R1 ^5 e& Q! l0 j& W3 b) g" o; ~! p. O1 z$ g6 R" d
1.4 停止模式( {$ ?  V6 B. [2 e4 |9 [9 \2 p
该模式可在调压器 ON 或处于低功耗模式时被访问。后者可实现更低的电流消耗,但是会增加唤醒时间。您可以运行 RTC 以及 LSE 振荡器和看门狗,能够看到实际用例中它们的 (电流)消耗。

: l- s# a6 N) r6 a+ h' i" r& q1.5 待机模式
5 \; h; z$ p7 L3 Y) [; s0 }这种配置下,您能够得到可能的最低电流消耗 (可用于 STM32L1 器件)。 Vcore 域切换为OFF,会降低泄漏,但是该域的寄存器内容会丢失,包括内部 RAM。备份域仍然是加电的,提供了 IWDG、 RTC 和低速时钟。系统由内部或外部源产生的复位来唤醒,包括 WKUP 脚上升沿、 RTC 闹钟 (闹钟 A 和闹钟 B)、 RTC 唤醒、入侵事件、时间戳事件、 NRST 脚的外部复位和 IWDG 复位。DocID024793 Rev 1 [

7 ?9 t8 O5 t; Y1 I3 W' {. k  v& S* I: W

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