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先楫官方工程师干货:HPM6000电源管理系统功能和特性、功耗实测 [复制链接]

作者:先楫应用工程师全立
 

本文介绍了HPM6000电源管理系统功能和特性,低功耗管理系统的功能和特性,低功耗应用开发的示例,最后基于HPM6300EVK开发板测试验证了HPM6300 MCU在各个电源模式下的功耗指标,方便用户快速评估和上手低功耗相关的应用开发。感兴趣的快来看看吧!
---------------  以下为应用分享 ---------------

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低功耗管理

HPM6000系列支持多种功耗模式,本节以HPM6700系列为例,介绍其模式,它们的功耗水平从高到低和唤醒时间从短到长依次为: 

 

  • 运行模式 (RUN) :运行模式下CPU正常执行指令,所有必要的功能模块正常工作。可关闭不需要的功能模块,CPU时钟频率和供电电压可用软件调节。CPU1作为从核,在配置之后,CPU1随后会从入口地址开始运行程序。

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  • 等待模式 (WAIT) :等待模式下CPU核心时钟因 WFI 指令触发而关闭,其他功能模块保持运行模式下的状态,出现中断时CPU能够立即恢复运行并处理中断。 
     
  • 停止模式 (STOP) :停止模式由CPU的WFI指令触发,通过预先配置,系统电源域内各子系统和模块,包括 CPU 自身的电源能够在SYSCTL模块的控制下灵活关闭或保持,其中PLL和24M晶振也可以根据需要关闭或保持。
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  • 休眠模式 (STANDBY) : 休眠模式下整个系统电源域都处于复位或掉电状态,DCDC可随之关闭或者进入低功耗模式,可以根据应用设置一个较低的电压。该模式可以由 CPU 的 WFI 指令触发,也可以通过软件操作触发。 
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  • 关机模式 (SHUTDOWN) :关机模式下电源管理域和系统电源域都处于复位或掉电状态,仅保留电池备份域工作,该模式可以通过软件操作触发,也可以通过引脚信号触发。
     
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在HPM6300系列中,也是拥有相同的低功耗模式,并且与HPM6700系列中低功耗模式中的行为和表现是基本一致的,唯一的区别是系统电源域中,HPM6300系列的系统电源域内只包含一个CPU0。

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功耗实测

(本章节使用HPM6300EVK测试验证)
 

本节对不同低功耗模式下的功耗进行实测,例如在主频为480Mhz,总线频率在160Mhz的运行模式下,测试三种电流相加仅为42.5mA左右,那么运行模式下动态功耗小于87uA/Mhz,。而在关机模式下测得VBAT电流仅有1.4uA。

 

测试结果:
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*注:VPMC是指电源管理域,电源管理域内的外设有通用定时器(PTMR),电源域内的看门狗(PWDG),电源管理域内的通用异步收发器(PUART), 电源管理域 GPIO 控制器(PGPIO)等。本次测试中使用PGPIO唤醒,其余外设未开启。
VBAT是指电池备份域,电池备份域内的外设有实时时钟(RTC),电池备份域GPIO控制器(BGPIO),侵入检测模块(TAMP)等。本次测试中使用BGPIO唤醒,32k晶振开启,其余外设未开启。

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唤醒实测

使用HPM6300EVK测试验证,在等待,停止,休眠模式中,发送字符触发中断唤醒。在关机模式中,通过按键触发中断唤醒。

 

测试结果:
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A.等待模式 WAIT
 
配置从GPIO起中断,通过PGPIO模块的中断唤醒,设定中断触发条件并使能中断。C1为PC12的信号,C2为PY07的信号。
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B.停止模式 STOP
 配置从GPIO起中断,通过PGPIO模块的中断唤醒,设定中断触发条件并使能中断。C1为PC12的信号,C2为PY07的信号。
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C.休眠模式 STANDBY
C1为PC12的信号,C2为PY07的信号。本次测试将PC12拉高的配置放入main函数的开头:gpio_set_pin_output_with_initial(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOC, 12, 1);并配置好相应时钟。

(*图中X2黄线处有发送字符后触发的下降沿,由于当前截图为5ms/div,因此显示得较细。)

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D.关机模式 SHUTDOWN
因为关机模式下系统只能从电池备份域唤醒,所以需在 BPOR中SELECT位域寄存器中使能唤醒源:GPIO,可以允许使用BGPIO来自动开机。随后将PZ02配置为GPIO,并配置BGPIO的中断。这样轻按一下PZ02便可以唤醒。下图中C1为PC12的信号,C2为PZ02的信号。
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总结

本文介绍HPM6000电源管理的功能特性及低功耗模式的功能特性。HPM6000支持4种低功耗模式,从本次HPM6300的实际测试结果来看,在关机模式下VBAT电流仅有1.4uA且唤醒时长最短可达19毫秒,性能指标是非常的强悍,极大的满足了用户低功耗应用的各种场景。


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低功耗与主频有关

主频480Mhz,总线频率在160Mhz,电流相加仅为42.5mA左右,动态功耗小于87uA/Mhz,关机模式VBAT电流仅有1.4uA

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