32位低功耗微控制器CW32L083简介

 

摘要：在嵌入式系统设计中，设计师需要特别考虑低功耗，因为这类系统通常用于移动设备和便携产品，其电源供应有限，主要依赖电池供电。因此，设计师必须仔细考虑各个细节，以减少功耗，延长电池寿命。为此，绝大多数芯片都提供了低功耗模式。以CW32L083为例，这是一款32位低功耗微控制器。

一、芯片模式介绍

1.CW32L083工作模式

CW32L083 支持三种工作模式，由内嵌的电源管理模块自动完成电源的统一管理。三种工作模式是：

• 运行模式（Active mode）

• 休眠模式（Sleep mode）

• 深度休眠模式（DeepSleep mode）

系统上电后，将自动进入运行模式。用户可以通过软件切换到休眠或深度休眠模式，以降低功耗。在低功耗模式下，通过硬件中断触发唤醒机制可使系统返回运行模式。

2.进入休眠模式或深度休眠模式

通过使用M0+内核的ARM等待中断专用指令WFI（Wait for Interrupt），结合M0+内核的系统控制寄存器（SCR， System Control Register）的SLEEPONEXIT和SLEEPDEEP位域，可实现立即进入或退出（中断服务程序）时进入休眠模式或深度休眠模式。

• 立即进入

执行 WFI 指令，MCU 将立即进入休眠模式（SLEEPDEEP 为 0 时）或深度休眠模式（SLEEPDEEP 为 1 时）

• 退出时进入

将SLEEPONEXIT置为1，在退出最低优先级的中断服务程序后，MCU将进入休眠模式（当SLEEPDEEP为0时）或深度休眠模式（当SLEEPDEEP为1时），无需执行WFI指令。

在深度休眠模式下，系统将自动关闭高速时钟。若需要在深度休眠模式下保持部分外设运行，需在进入深度休眠模式前启动相应的低速时钟，并将该外设时钟设置为低速时钟。

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，可通过中断唤醒CPU，使其返回运行模式。但需注意，若在中断服务程序中执行WFI命令进入休眠（包括深度休眠），则需要更高优先级的中断才能唤醒CPU。因此，我们建议在准备进入休眠前，先处理完所有中断服务程序，并清除所有中断请求和中断标志。

使用中断退出休眠模式时，需在进入休眠（包括深度休眠）前启用该中断的允许位。

中断唤醒退出深度休眠模式时，CPU的运行状态与退出休眠模式时相同。

4.UART控制深度休眠模式

UART控制器工作在双时钟域下，支持在深度休眠模式下进行正常的数据收发，并通过接收完成中断唤醒 MCU回到运行模式。

如果将传输时钟UCLK设置为低速时钟，当系统进入深度休眠模式后，高速时钟将停止，低速时钟将继续运行，UART仍可正常进行数据收发（波特率仅支持2400 bps、4800 bps和9600 bps）。为实现深度休眠模式下UART的唤醒功能，需在进入深度休眠模式之前启用UART接收完成中断（设置UARTx_IER.RC为1）。当数据接收完成时，接收完成中断将唤醒MCU并使其返回运行模式。

若将传输时钟UCLK设置为高速时钟，当系统进入深度休眠模式后，高速时钟将停止运行，UART将无法接收数据。在此情况下，仍可通过GPIO中断唤醒MCU，以实现深度休眠模式下的数据接收。配置步骤如下：

步骤 1：启用UARTx_RXD对应引脚的GPIO下降沿中断；

步骤 2：将UARTx_CR1.START设置为1，选择RXD信号的起始位判定方式为低电平；

步骤 3：启用UART接收（即将UARTx_CR1.RXEN设置为1）；

步骤 4：进入深度休眠模式；

步骤 5：等待主机发送数据，产生GPIO下降沿中断，唤醒MCU；

步骤 6：关闭RXD对应引脚的GPIO中断功能，等待RXD接收完成。

什么是低功耗设计，如何评估低功耗MCU性能？——以CW32L083VXTX评估板为实验对象，进行低功耗测试系列实验讲解（1）

国产CW32低功耗芯片概述——以CW32L083VXTX评估板为实验对象，进行低功耗测试系列实验讲解（2）

    CW32L083低功耗芯片特性——以CW32L083VXTX评估板为实验对象，进行低功耗测试系列实验讲解（3）   CW32L083的评估板及原理图 ——以CW32L083VXTX评估板为实验对象，进行低功耗测试系列实验讲解（4）

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

供电电流：评估板上的供电电流测量可以反映MCU在不同工作模式下的功耗开销，例如待机模式、睡眠模式等。

响应时间：测试不同唤醒方式的响应时间，包括外部中断唤醒和串口中断唤醒等。

运行模式下LED1指示灯灭时的功耗为2.955MA。 运行模式下LED1指示灯亮时的功耗为3.849MA。

进入超低功耗模式下功耗为0.64uA。

进入超低功耗时的电流消耗为1.7UA；

运行模式下LED2指示灯亮，功耗为3.849mA。

主频功耗：通过改变MCU的主频，观察功耗的变化情况，以确定最佳主频设置。

不同主频（未进入低功耗模式）实验数据如下：

外设功耗：测试不同外设的功耗开销，例如串口、ADC、定时器等。

不同外设实验结果如下：

通过这些实验，可以全面评估CW32L083VXTX评估板的低功耗性能，并为后续的应用和设计提供参考。