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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6 i! V9 y7 q& ?4 u# S! [
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。2 L6 ?2 c9 t2 N" M$ v0 e
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。  ]0 o' j, c9 H0 ~2 b# R. M1 e
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。  G' i; m! [3 Z% K/ G: i# ?% D6 n) I

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: s. _# a1 m1 S) K# B! g! \

; D8 G, a2 s2 C1 固件架构: n$ F5 ]1 {8 O' n
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。
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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。
+ x- ?# z# @6 Y% b# O0 C, d" r. A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。
4 H% }3 W  \" b5 f5 I* w0 N

% o; o- A" ]& i/ p- y% B1.1 运行模式
. P1 ~" n! n" S, `6 F3 w6 T3 h* k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。; }$ ^) l& t! i! {, z4 P4 x  r% K
9 H. ?. X6 j% c" M
1.1.1 仿真整数运算循环$ J% v6 F! A% ?8 z
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。

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RAM 执行和 DMIPS/mA3 R" M# e+ n7 O. K) z( t6 e: q2 V
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。
- I  c$ O$ a# X. k5 g, ~! J& e0 |

" F. u5 |9 T  S* j# G. t1 j# u
1.1.2 CoreMark 代码
  Q5 Q' O6 V" d" ]9 u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。
) y. w3 b. Z' e  L. Y; n
3 L, E$ @6 A! Q( L: H) k
1.1.3 Dhrystone 代码
! m* `) k) ~; S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。
$ Y+ K7 \; Q) o+ }/ C  ^$ j4 c& j1.1.4 Fibonacci 代码
( _3 ?& @8 b% u) b$ ?! @
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。+ G( ]# Q8 f# n" q0 C

2 Z: w2 q# h5 d& W# V1 y9 r  _$ ?" `( L, _1 l
1.1.5 c 语言中的无限循环:while (1)
; i" C3 f: a3 T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)。
1 i5 w% E$ h' S注意:
. W6 l4 `  Z/ h; t" v% @' ~6 q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。
0 j2 r& x6 Z) S/ ^( t; J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。+ t! x- B8 g4 X# k2 w! e
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。
( ?! t5 |% c/ P/ p& L
) g2 v- p: B' D# z/ P* D
1.2 低功耗运行模式( m7 b, {6 k0 [0 S+ T$ @
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。
( ?% m- x5 ^) e
! i( x) g& c3 m& V7 |% s( Q
1.3 ) G  {8 L; {3 x7 Y  v) ^
睡眠模式
) ]. N% D" E' L0 o5 C& Q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 F. P" B2 g* o: t* x
) I. u) X$ \- X5 ^9 R! K
1.4 停止模式8 K% ~% g; ~( X5 \" Z
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。
. J! U  O6 ?+ a# I, P
1.5 待机模式
1 Q8 E; t7 t2 _0 ]  S- ~6 h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 [

# ?8 e- d- F9 o8 l, B; g
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DM00087687_ZHV1.pdf

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