新唐科技的NUC1xx包含NUC101、NUC100、NUC120、NUC130和NUC140,是以ARM Cortex-M0为核心的32位微控制器(MCU),经由不同时钟的设定,最高可以达到 50MHz的运作频率。然而在一般简单控制或系统负载较低时,CPU并不需要执行在最高的运行时钟下即可应付所需要的计算量。这时候,便可以利用系统时钟的控制来降低时钟,以达到省电的目的。
  另一种情况是CPU因为等待下一个工作或只需要久久工作一次时,就可以先将CPU进入Idle或Power Down模式,等到一定的时间之后或是有特定的事件发生时,才被唤醒过来进行相关事件的处理。同时,如果系统内没有用到的系统模块,也可以将其关闭以节省不必要的耗电。本文介绍各种不同的省电方法的原理,并提供相关的范例说明。
  开关系统模块
  在新唐科技NUC1xx中,为了省电的需求,当某个系统模块不使用时,可以将其输入时钟关闭,使其进入关闭的模式,依此来达到省电的效果。在NUC1xx中,几乎所有的系统模块都可以各别被关闭,这些模块包括:Watch Dog Timer、RTC、Timer0~3、I2C0~1、SPI0~3、UART0~2、PWM0~7、CAN、USB、ADC、ACMP、PS2、 PDMA、 Flash ISP。不过,并非每颗芯片都包含了所有模块功能,例如CAN模块只在NUC130和NUC140才有此功能,详细说明请参考各芯片的相关文件。
  各模块的相关耗电如表1所示。

  新唐科技NUC1xx藉由关闭各模块时钟的方式来达到关闭各模块的目的,所以要关闭模块就必须设定相关的时钟控制缓存器。NUX1xx提供AHBCLK Register与APBCLK Register,来控制上文所列出各模块的开关。
  系统时钟设定
  新唐科技NUC1xx本身的耗电量和它的运行时钟有很大关系。如果运行的时钟高,则耗电高,反之则比较省电,但同时CPU就可能无法负荷大量的运算。因此,如果要同时兼顾大量运算跟省电,就必须能够根据实际上的需求来调整CPU的工作时钟,以求达到最佳的运作效率。
  NUC1xx内建了PLL,能使用外部 12MHz的晶振或是内部22M振荡器产生系统所需的时钟,由PLL所产生的时钟再经过适当除频,即可作为CPU的工作频率。另外NUC1xx也提供经由外部32KHz的晶振或是内部10KHz 振荡器直接供给作为CPU工作频率的方式。因此,NUC1xx对于工作时钟的设定,提供了很大的灵活性。

  IDLE省电模式
  新唐科技NUC1xx除了可利用设定最适合的工作时钟来达到省电的目的外,如果在系统完全不需要工作时,还可以将CPU及大部分的硬件关闭,以达到最大的省电效果。这种搭配关闭CPU及大部分硬件的模式,我们称之为省电模式,其中包括了Idle省电模式及Power Down省电模式。下面就Idle省电模式进行说明。
  藉由关闭大部分硬件时钟以达到最大省电效率的模式主要有两种,一种是 Idle省电模式,另一种是Power Down省电模式。这两种模式最大的不同点是,当系统进入Idle省电模式下时,任何的中断事件都可以重新唤醒CPU,以便让系统可以处理新进的事件。但如果系统处于Power Down省电模式,就只有少数特定的中断事件能够唤醒系统。
  由于所谓的Idle模式,实际上就是把 CPU的时钟关闭,这样让CPU在没有工作时处在最省电的模式。因为在这个模式下,只是将CPU的时钟关闭,一旦有任何中断事件发生,马上可以打开CPU 的时钟来处理相关的事件,所以不会造成处理事件的延迟,同时又可以达到省电效果,是兼顾速度与省电的一种模式。
  NUC1xx 可以利用ARM Cortex-M0本身提供的WFI/WFE指令进入Idle模式。一旦进入Idle模式,CPU将立刻进入Sleep模式而停止运作,因此在WFI /WFE指令之后的程序都必须等到CPU被唤醒后才会被执行。此时NUC1xx的耗电量将降到约16mA@3.3V-48MHz。
  进入Idle省电模式之后,如果要唤醒CPU,回到一般的工作模式,就必须先产生中断信号。该中断信号可以是NUC1xx中的任何模块所产生的中断,也可以通过外部中断的方式来唤醒CPU。需要注意的是,当决定CPU要由某个中断来唤醒时,就必须在进入Idle省电模式前,将该中断设定完成,才能使其产生中断事件来唤醒CPU。
Power Down省电模式
  Power Down是新唐科技NUC1xx最省电的一种模式,因为一旦进入Power Down省电模式,晶振时钟会被关闭,整颗NUC1xx呈现静止的状态,这时的耗电量将减到最小的程度。而在此模式下,也只有少数的特定中断事件能够唤醒 NUC1xx,使其恢复工作状态。在Power Down模式下,NUC1xx提供了GPIO、USB、UART、RTC、ACMP和CAN的中断唤醒方式。
  要进入 Power Down省电模式,除了必须呼叫WFI/WFE指令外,在调用WFI/WFE指令之前,必须另将PD_WAIT_CPU和PWR_DOWN_EN两个功能依序打开。已确保CPU先进入Sleep模式后,系统再进入Power Down模式,此时NUc1xx是属于最省电的状态,耗电量将降到约15uA。
  一旦NUC1xx进入Power Down省电模式,由于大部分的逻辑电路都进入停止状态,因此要想唤醒CPU,必须经由特殊定义的中断源来唤醒。在Idle省电模式下,只要有任何中断即可唤醒CPU不同,不过相同的是,两者都必须要在进入省电模式前,先设定好将来要用来唤醒CPU的模块,这包括其中断或唤醒功能,这些为了唤醒CPU的准备都完成之后,才能进入省电模式,否则就没有任何方式能够再唤醒CPU了。
  由于所谓的Power Down省电模式,实际上是把晶振的时钟关闭,让整个NUC1xx呈现静止的状态。而因为晶振也被关闭了,一旦有唤醒中断事件发生,需要等到晶振稳定下来后,CPU才能继续运作,所以由Power Down进入一般的工作模式,会需要延迟一点时间来等待,而NUC1xx系列所提供的延迟时间预设为4096个clock cycle。以12MHz来计算,延迟时间为(1/12MHz)*4096=341.12us(图2中的T2),而晶振起振所需时间(图2中的T1)则会随着晶振频率、品牌、PCB 布线等都会造成少许差异。一般而言, 12MHz晶振起振所需时间约1~2ms。实际量测范例数据如图2所示。

  本文小结
  本文介绍了新唐科技NUC1xx所提供的各种省电方式,包括了关闭没用到的模块、调整CPU运作的时钟、Idle省电模式与Power Down省电模式。在实际应用时,使用者可以根据自身所需,选择适合的方式,甚至组合不同的省电方法以达到最佳的省电效率

新唐Cortex-M0微控制器的省电管理的更多相关文章

  1. 从51跳新唐cortex学习3——细说新唐两种定时器

    的定时器我们已经是相当熟悉啦.但是,对于第一次接触新唐,第一次接触cortex的定时器一样,都是加1计数,但是功能和容量变大了),包括4个32位定时器(里面放24位的数据),还有分频功能.TMER0到 ...

  2. 新唐M0 M4系统初始化

    系统初始化包含了时钟(clock)初始化和多功能引脚(Multi Function Pin 简称MFP寄存器)配置.void SYS_Init(void) { /* 解锁保护寄存器 */ SYS_Un ...

  3. 新唐的开发环境的搭建,驱动以及BSP

    https://www.keil.com/demo/eval/arm.htm#DOWNLOAD1,MDK-ARM的IDE集成开发环境:mdk512.exehttp://www.keil.com/fid ...

  4. 新唐M0特点分析

    1,价格低,05x系列0.6-1.5美金,1xx系列1.5-3.5美金:2,性能好,最新32位CORTEX-M0的ARM核,唯一可工作到+5.5V的CORTEX-M0:3,速度快,CPU核能跑到50M ...

  5. 新唐M0 ISP下载要点

    http://blog.csdn.net/rejoice818/article/details/7736029 一.注意:官方光盘内“Software Utilities”目录下,可找到ICP或ISP ...

  6. 基于MDK的ARM-GCC开发环境建立及新唐M0的HID类设备的C++开发

    一,下载安装测试arm-none-eabi-gcc编译工具链 1,查看arm-none-eabi-gcc编译工具版本        打开网页:https://sourcery.mentor.com/G ...

  7. ST推出新软件STM32Cube ,让STM32微控制器应用设计变得更容易、更快、更好用

    功能强大的STM32Cube 新软件平台由设计工具.中间件和硬件抽象层组成,让客户能够集中精力创新 意法半导体(STMicroelectronics,简称ST)针对STM32微控制器推出一套免费的功能 ...

  8. 痞子衡嵌入式:ARM Cortex-M内核那些事(2)- 第一款微控制器

    大家好,我是痞子衡,是正经搞技术的痞子.今天痞子衡给大家介绍的是第一款Cortex-M微控制器. 1.天生荣耀:ARM Cortex-M处理器由来 ARM公司自2004年推出ARMv7内核架构时,摒弃 ...

  9. 灵动微电子ARM Cortex M0 MM32F0010 GPIO 的配置驱动LED灯

    灵动微电子ARM Cortex M0 MM32F0010 GPIO的配置 目录: 1.前言 2.学习方法简要说明 3.要点提示 4.注意事项 5.MM32F0010系统时钟的配置 6.MM32F001 ...

随机推荐

  1. 【转】深入理解Java内存模型(七)——总结

    处理器内存模型 顺序一致性内存模型是一个理论参考模型,JMM和处理器内存模型在设计时通常会把顺序一致性内存模型作为参照.JMM和处理器内存模型在设计时会对顺序一致性模型做一些放松,因为如果完全按照顺序 ...

  2. C++中基类对象的引用

    代码: #include <iostream> #include <cstdio> using namespace std; class A{ public: void pri ...

  3. securecrt简介

    SecureCRT是最常用的终端仿真程序,简单的说就是Windows下登录UNIX或Liunx服务器主机的软件,本文主要介绍SecureCRT的使用方法和技巧 VanDyke CRT 和 VanDyk ...

  4. ASP.net 中关于Session的存储信息及其它方式存储信息的讨论与总结

    通过学习和实践笔者总结一下Session 的存储方式.虽然里面的理论众所周知,但是我还是想记录并整理一下.作为备忘录吧.除了ASP.net通过Web.config配置的方式,还有通过其它方式来存储的方 ...

  5. input 类型为number型时,maxlength不生效?

    input 类型为number型时,maxlength不生效? 可以加oninput属性来控制最大长度:<input id="numInput" type="num ...

  6. java之多线程的理解

    线程的属性 (1)线程的状态     线程在它的生命周期中可能处于以下几种状态之一: New(新生):线程对象刚刚被创建出来: Runnable(可运行):在线程对象上调用start方法后,相应线程便 ...

  7. C++统计代码注释行数 & 有效代码行数 & 代码注释公共行 & 函数个数

    问题来源,在14年的暑假的一次小项目当中遇到了一个这样的问题,要求统计C++代码的注释行数,有效代码行数,代码注释公共行数,以及函数个数. 下面稍微解释一下问题, 1)注释行数:指有注释的行,包括有代 ...

  8. 通知栏快捷按钮自定义教程以及快捷面板提取的思路-转自魔趣论坛-lonyii2

    原帖地址: http://bbs.mfunz.com/forum.php?mod=viewthread&tid=235198&extra=page%3D1%26filter%3Dtyp ...

  9. 移植rom移动TD到联通W

    1.修改build.prop TD为 ril.flightmode.poweroffMD=0 ril.telephony.mode=2 改为 ril.flightmode.poweroffMD=1 r ...

  10. [工具]前端自动化工具grunt+bower+yoman

    安装过程 安装nodejs 安装grunt,bower,yoeman 命令:(-g 表示全局安装,否则安装到当前目录下) npm install -g grunt-cli npm install -g ...