[经验]

GD32VF103 PMU的用法

2023-8-14 08:52:34

721 PMU GD32VF103

低功耗设计是嵌入式系统中一个很重要的设计要素，尤其对于使用电池供电的设备，让微控制器主动进入低功耗模式可以有效降低系统整体的功耗，同时还能有效降低外部干扰带来的影响。RVSTAR使用的GD32VF103微控制器提供了电源管理单元（Power Management Unit，PMU），它提供了三种省电模式，本期内容将介绍其中一种模式的应用，帮助大家学习PMU的用法。

系统环境

Windows 10-64bit
软件平台
NucleiStudio IDE 202102版或 PlatformIO IDE
硬件需求
RV-STAR开发板

GD32VF103的PMU单元

功耗设计是GD32VF103系列产品比较注重的问题之一。电源管理单元提供了三种省电模式，包括睡眠模式，深度睡眠模式和待机模式。这些模式能减少电源能耗，且使得应用程序可以在CPU运行时间要求、速度和功耗的相互冲突中获得最佳折衷。如图3-1.电源域概览所示，GD32VF103系列设备有三个电源域，包括VDD/VDDA域，1.2V域和备份域。VDD域由电源VDD直接供电。在VDD/VDDA域中嵌入了一个LDO，用来为1.2V域供电。在备份域中有一个电源切换器，当VDD电源关闭时，电源切换器可以将备份域的电源切换到VBAT引脚，此时备份域由VBAT引脚（电池）供电。

PMU的主要特征如下：

- 三个电源域：备份域、VDD / VDDA域和1.2V电源域；

- 三种省电模式：睡眠模式、深度睡眠模式和待机模式；

- 内部电压调节器（LDO）提供1.2V电源；

- 提供低电压检测器，当电压低于所设定的阈值时能发初中断或事件；

- 当VDD供电关闭时，由VBAT（电池）为备份域供电；

- LDO输出电压用于节约能耗。

实验部分

本次的实验目标是通过指令让微控制器主动进入深度睡眠模式，然后再通过外部中断唤醒。进入深度睡眠模式时，1.2V域中的时钟全部关闭，IRC8M、HXTAL及PLLs全部被禁用，SRAM和寄存器中的内容被保留，程序会中止在当前状态不再继续运行。
我们的实验内容设计如下：
上电后将唤醒按键配置为中断模式并点亮红色LED，然后立即进入深度睡眠模式，程序中止，红色LED处于点亮状态，当按下唤醒按键，程序恢复运行，红色LED熄灭，绿色LED开始闪烁。
对应的主要代码如下：

#include "nuclei_sdk_hal.h"

void gd_rvstar_led_blink(int led);

int main()
{
gd_rvstar_led_init(LED1);
gd_rvstar_led_init(LED3);
gd_rvstar_key_init(KEY_WAKEUP, KEY_MODE_EXti);
/* 使能PMU时钟 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);

gd_rvstar_led_on(LED3);

/* 进入深度睡眠模式 */
pmu_to_deepsleepmode(PMU_LDO_LOWPOWER, WFI_CMD);

gd_rvstar_led_off(LED3);
while (1) {
gd_rvstar_led_blink(LED1);
}
}

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
if (RESET != exti_interrupt_flag_get(WAKEUP_KEY_EXTI_LINE)) {
exti_interrupt_flag_clear(WAKEUP_KEY_EXTI_LINE);
}
}

完整代码请参考Github上nuclei_board_labs仓库中RVSTAR的PMU例程。
完整代码：https://github.com/Nuclei-Software/nuclei-board-labs/tree/master/rvstar/pmu/deepsleep_wakeup_exti

代码编写完毕后，编译并上传到开发板上，可以观察实验现象和我们的设计预期相符。