学习MSP430过程超低功耗经验总结

Aguilera

学习MSP430过程超低功耗经验总结 [复制链接]

前端传感器制作完成，硬件没有问题，各个模块测试顺利达到预期。为了保证前端传感器在1600mAh的电池供电下，稳定工作5年以上，我们设置：每天一小时传输一次温度数据，单片机在LPM3下，zigbee断电，tmp100在shutdown模式，所有不用的I/O设置输入（高阻态，或者相应的电平）。预期工作电流23mA，节电状态1.5uA左右。

    插曲：TMP100无法读到正常数据，固件总是认为硬件有问题，好说，作为硬件好好把官方例程下入单片机要是成功了，读到数据了，那就证明硬件没问题了嘛，再耐心的告诉固件看看官方程序初始化是否和你一样，耐心考虑一下，问题解决了就好。最后注意TMP100的ADD1，2的连接，对应手册中不同的地址，需要根据硬件更改。固件按照你的引导，找到了自己程序中相关位设置的问题，ok闯过一关。

    小结：我们是做项目，不是你不服我，我不服你，互相指责错误的怄气（固件和硬件）；在同事不耐心的条件下，我们（硬件）一定要耐心，自己要会写程序，验证自己的设计没有问题，并耐心帮助分析问题，引导固件找问题。学会说话，态度和缓，为了把自己的产品做好，这是责任。

    事件一：进入节电状态，耗电仍然为18mA，zigbee工作指示灯微亮。经过我在CCS下初始化单片机IO与zigbee相连的端口，可以正常关断zigbee，指示灯也不再微微亮。怀疑是和zigbee通信口在LPM3处于不定状态，会通过此处供电，在固件中进入LPM3时设置一下相关连接的端口，问题可以解决。但是感觉说不通，UART在进入LPM3后，已经没有时钟源，更谈不上端口供电，但是从引脚电平上看，这两个端口确实有1.725V的电平，单片机的TX线上电平匹配电阻也有压降，就算单片机设置TX，RX为高阻态，也是如此。经过几个连接口的依次排查，终于发现了是一个zigbee复位用的引脚处情况，这个脚 上电有个1ms的低电平就ok，但是LPM3之后，这个脚不处理，电就要从这里进去（单片机作为供电了）。在LPM3下，zigbee是不工作的，所以复位引脚也要拉到低电平，zigbee才算完整的关断了（供电口已经关闭）。

    小结：作为硬件，把所有脚都设置了，就发现问题解决，那么一定是某个引脚造成的，和固件好好沟通引脚的设置，就能发现问题，依次排除，定位问题源头。解决问题中间，发现可控制LDO关断的引脚，没有下拉，LDO内部也无下拉，没有单片机控制会造成一个不定的电平，容易让电源部分自动工作，造成电损耗。

    发现问题后，我还傻傻的要给复位口加上个电源监控芯片……前辈立即指出zigbee可控就是最好的，你把这个加了芯片，就不可控了。呵呵……当时临近下班，工作一天我脑袋真是傻了吧。其实硬件上能少改动就少改，否则成本不说，同时很容易引入更多未知的问题。

    事件二：zigbee问题解决，系统省电模式电流也下降到170uA左右，同时我的电池容量测试也完成，到系统无法正常工作的电压时，正好为1600mAh左右，按照任务书要求，忽略省电模式功耗，可以用上六万多天。我以为ok了，但是前辈说，根据手册中的数据，系统处于低功耗状态要求系统耗电之和是能达到1.5uA左右的，现在太大。我承认这一点，为了进一步达到手册的标称，我尝试了拆下指示灯的限流电阻，其实属于无用功。前辈说，低功耗问题，每一个电阻都不能放过，我就每个电阻测量压差，低功耗状态下仍然没有发现什么压差。最后，我和固件一商量，搞个比较彻底的，这个时候只有单片机和TMP在工作，单片机不工作不可能，问题肯定在TMP上，那就拆了TMP试试。

    拆了，呀！功耗一下到了1.3uA，属于正常LPM3功耗啊！嗯，一定就是tmp了，难道是SDA,SCL口的上拉电阻（其实这个时候没有考虑固件的运行情况，固件修改直接把单片机进入LPM3模式，因为有各种判断，拆下外设程序会停在判断的位置，所以都被屏蔽了）。难道是这两个口供电？然上拉电阻并没有压差，TMP100正常状态功耗45uA左右，shutdown后，基本1uA都不到啊！而且固件试了shutdown的效果，确实是45uA的差距。拆了两个上拉电阻，擦了，现有功耗是225uA啦！（因为无法给tmp100写数据，它就在自己的默认状态工作）。

    下面更是纠结，甚至在前辈的建议下，我也想用zigbee一样的控制供电方式控制TMP100供电，但是就涉及到更改电平匹配问题，改动太大。前辈说TMP供电用单片机IO供电，就可以控制了，是啊，这个是有点临时投机取巧的方式，但是也是值得一试的，但是改好后，发现每次操作tmp100断电再重启，读不出数据了，因为我曾经遇见过类似现象，于是提醒，重新初始化一遍TMP100，它应该没有断电记忆的功能。可以读出数据了，但是功耗仍然无法下降。

    接下来，我挨个设置了430的对外IO，6s一次低功耗变到正常工作状态，保证无引脚影响了，系统电流在45uA到46.1uA左右波动了。我把这个现象告诉固件，他开始屏蔽程序中的一些设置，从225uA到什么都屏蔽掉还剩LPM3后，成为45uA，因为屏蔽太多，没有了shutdown模式，所以相当于TMP100在一直工作，单片机只有LPM3，这个电流是正常的。偶然间，固件屏蔽了AD初始化，系统电流下去了，1.3uA出现。

    问题定位在此处，固件认为AD明明在ENC位做了关闭处理，AD转换不应该继续了，耗电不会在AD了，正常工作也不能关闭AD初始化这边啊。我就和他说，既然问题在AD这个子程序中，那我们就一个个试试其中的子函数，屏蔽掉哪一条后，电流就小了，就解决问题了。别急，我们先不要考虑正常运行的情况，专心找到问题点，关键点越来越近了。我们一位一位的对，固件说总不会是这个ADref的原因吧，结果屏蔽后，就出现45uA了，擦，就是这个地方……固件再次用正常制作的板子（可以配置TMP100）和有shutdown模式的固件，ok，电流降到1.3uA，再试了几个板子，都ok！问题顺利解决~

    小结：其实我们发现几个数值上的变化，也能换个方向考虑，225uA，45uA，170uA，和出现这些数据时我们做的固件上处理，无论如何，问题解决，周一可以┢┦aΡｐy了……嗯，能得到什么知识……