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摘要：在嵌入式系統(tǒng)設計中，設計師需要特別考慮低功耗，因為這類系統(tǒng)通常用于移動設備和便攜產品，其電源供應有限，主要依賴電池供電。因此，設計師必須仔細考慮各個細節(jié)，以減少功耗，延長電池壽命。為此，絕大多數芯片都提供了低功耗模式。以CW32L083為例，這是一款32位低功耗微控制器。

一、芯片模式介紹

1.CW32L083工作模式

CW32L083 支持三種工作模式，由內嵌的電源管理模塊自動完成電源的統(tǒng)一管理。三種工作模式是：

? 運行模式（Active mode）

? 休眠模式（Sleep mode）

? 深度休眠模式（DeepSleep mode）

系統(tǒng)上電后，將自動進入運行模式。用戶可以通過軟件切換到休眠或深度休眠模式，以降低功耗。在低功耗模式下，通過硬件中斷觸發(fā)喚醒機制可使系統(tǒng)返回運行模式。

2.進入休眠模式或深度休眠模式

通過使用M0+內核的ARM等待中斷專用指令WFI（Wait for Interrupt），結合M0+內核的系統(tǒng)控制寄存器（SCR， System Control Register）的SLEEPONEXIT和SLEEPDEEP位域，可實現立即進入或退出（中斷服務程序）時進入休眠模式或深度休眠模式。

? 立即進入

執(zhí)行 WFI 指令，MCU 將立即進入休眠模式（SLEEPDEEP 為 0 時）或深度休眠模式（SLEEPDEEP 為 1 時）

? 退出時進入

將SLEEPONEXIT置為1，在退出最低優(yōu)先級的中斷服務程序后，MCU將進入休眠模式（當SLEEPDEEP為0時）或深度休眠模式（當SLEEPDEEP為1時），無需執(zhí)行WFI指令。

在深度休眠模式下，系統(tǒng)將自動關閉高速時鐘。若需要在深度休眠模式下保持部分外設運行，需在進入深度休眠模式前啟動相應的低速時鐘，并將該外設時鐘設置為低速時鐘。

3.退出休眠模式或深度休眠模式

在休眠模式或深度休眠模式下，可通過中斷喚醒CPU，使其返回運行模式。但需注意，若在中斷服務程序中執(zhí)行WFI命令進入休眠（包括深度休眠），則需要更高優(yōu)先級的中斷才能喚醒CPU。因此，我們建議在準備進入休眠前，先處理完所有中斷服務程序，并清除所有中斷請求和中斷標志。

使用中斷退出休眠模式時，需在進入休眠（包括深度休眠）前啟用該中斷的允許位。

中斷喚醒退出深度休眠模式時，CPU的運行狀態(tài)與退出休眠模式時相同。

4.UART控制深度休眠模式

UART控制器工作在雙時鐘域下，支持在深度休眠模式下進行正常的數據收發(fā)，并通過接收完成中斷喚醒 MCU回到運行模式。

如果將傳輸時鐘UCLK設置為低速時鐘，當系統(tǒng)進入深度休眠模式后，高速時鐘將停止，低速時鐘將繼續(xù)運行，UART仍可正常進行數據收發(fā)（波特率僅支持2400 bps、4800 bps和9600 bps）。為實現深度休眠模式下UART的喚醒功能，需在進入深度休眠模式之前啟用UART接收完成中斷（設置UARTx_IER.RC為1）。當數據接收完成時，接收完成中斷將喚醒MCU并使其返回運行模式。

若將傳輸時鐘UCLK設置為高速時鐘，當系統(tǒng)進入深度休眠模式后，高速時鐘將停止運行，UART將無法接收數據。在此情況下，仍可通過GPIO中斷喚醒MCU，以實現深度休眠模式下的數據接收。配置步驟如下：

步驟 1：啟用UARTx_RXD對應引腳的GPIO下降沿中斷；

步驟 2：將UARTx_CR1.START設置為1，選擇RXD信號的起始位判定方式為低電平；

步驟 3：啟用UART接收（即將UARTx_CR1.RXEN設置為1）；

步驟 4：進入深度休眠模式；

步驟 5：等待主機發(fā)送數據，產生GPIO下降沿中斷，喚醒MCU；

步驟 6：關閉RXD對應引腳的GPIO中斷功能，等待RXD接收完成。

什么是低功耗設計，如何評估低功耗MCU性能？——以CW32L083VXTX評估板為實驗對象，進行低功耗測試系列實驗講解（1）

國產CW32低功耗芯片概述——以CW32L083VXTX評估板為實驗對象，進行低功耗測試系列實驗講解（2）

? ? CW32L083低功耗芯片特性——以CW32L083VXTX評估板為實驗對象，進行低功耗測試系列實驗講解（3） ? CW32L083的評估板及原理圖 ——以CW32L083VXTX評估板為實驗對象，進行低功耗測試系列實驗講解（4）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 評估其性能主要涉及以下方面：

供電電流：評估板上的供電電流測量可以反映MCU在不同工作模式下的功耗開銷，例如待機模式、睡眠模式等。

響應時間：測試不同喚醒方式的響應時間，包括外部中斷喚醒和串口中斷喚醒等。

運行模式下LED1指示燈滅時的功耗為2.955MA。 運行模式下LED1指示燈亮時的功耗為3.849MA。

進入超低功耗模式下功耗為0.64uA。

進入超低功耗時的電流消耗為1.7UA；

運行模式下LED2指示燈亮，功耗為3.849mA。

主頻功耗：通過改變MCU的主頻，觀察功耗的變化情況，以確定最佳主頻設置。

不同主頻（未進入低功耗模式）實驗數據如下：

外設功耗：測試不同外設的功耗開銷，例如串口、ADC、定時器等。

不同外設實驗結果如下：

通過這些實驗，可以全面評估CW32L083VXTX評估板的低功耗性能，并為后續(xù)的應用和設計提供參考。