TB3183,TB3183什么是

功能 5
SleepWalking?该功能如何帮助减少功耗? 简介 基于ARM®Cortex®的Microchip单片机(MCU)提供了SleepWalking功能。
利用此功能可以临时异步唤醒某个外设来执行任务,而无需将CPU从待机模式中唤醒。
在MCU工作时,内部定时器会唤醒CPU来查看是否发生了某些状况(例如使用ADC监视电池电压),或者是否有外设中断唤醒了CPU。
通常,CPU和RAM在工作模式下会消耗大部分功率。
因此,将CPU从低功耗模式下唤醒来检查这些状况并在工作状态下启动相关操作将会消耗大量功率。
使用SleepWalking功能,将可以让CPU一直保持低功耗模式,除非发生了相关事件。
在CPU处于低功耗模式(即Cortex-M0+MCU中的待机模式)时,外设可以请求时钟来执行任务。
CPU不再需要检查是否满足特定条件,例如I2C接口上的地址匹配条件或连接到ADC的传感器是否超出了特定阈值等。
通过SleepWalking功能,此类检查将完全由外设借助事件系统来进行。
下面是SleepWalking功能的基本实现步骤: •在休眠模式下停止主时钟和外设时钟以节省功耗•支持SleepWalking功能的外设(例如Cortex-M0+MCU中支持按需功能的外设)在休眠模式下单独 请求时钟•时钟一直保持工作状态,直至完成特定的外设操作 除非CPU需要执行某个操作,否则在支持SleepWalking功能的外设执行任务时,CPU和RAM均不会被唤醒。
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1 TB3183 目录 简介.................................................................................................................................

11.SAMMCU对SleepWalking功能的支持....................................................................32.SleepWalking实现方式.............................................................................................5

3.

相关资源....................................................................................................................

8Microchip

网站.................................................................................................................

9变更通知客户服务............................................................................................................9

客户支持..........................................................................................................................

9Microchip

器件代码保护功能...........................................................................................

9

法律声明........................................................................................................................

10

商标...............................................................................................................................

10DNV认证的质量管理体系..............................................................................................11

全球销售及服务网点......................................................................................................

12 ©2018MicrochipTechnologyInc. DS90003183A_CN-page2 TB3183 SAMMCU对SleepWalking功能的支持
1.SAMMCU对SleepWalking功能的支持 在Cortex-M0+MCU(AMD、SAML和SAMC)以及某些Cortex-M4MCU(SAMD5x/SAME5x)中,许多外设都支持SleepWalking功能,这些外设会采用时钟源的按需时钟原理。
在SAMD20/D21MCU中,以下外设支持SleepWalking功能。
•实时计数器(Real-TimeCounter,RTC)•外部中断控制器(ExternalInterruptController,ETC)•SERCOM(USART、SPI、I2C)•定时器/计数器(Timer/Counter,TC)•控制应用的定时器/计数器(Timer/CounterforControlApplications,TCC)•模数转换器(Analog-to-DigitalConverter,ADC)•模拟比较器(AnalogComparator,AC)•事件系统(EventSystem,EVSYS) 注:并非所有外设事件都支持SleepWalking功能。
要了解哪些外设事件支持SleepWalking功能,请参见相关数据手册中的事件系统部分。
在低功耗模式下,外设时钟会停止。
如果某个支持SleepWalking功能的外设需要一个时钟,则它会向时钟系统(例如Cortex-M0+MCU中的通用时钟控制器)请求时钟。
下面介绍了Cortex-M0+MCU中实现异步路径的配置和步骤序列:
1.必须将事件系统配置为使用异步路径,以使该外设能够异步于核心时钟请求其时钟。

2.事件发生器会根据事件系统配置触发事件用户。

3.该时钟必须由通用时钟发生器提供,它与MCU时钟异步。
通用时钟控制器将在收到请求后确定相关 的通用时钟发生器以及需要唤醒的时钟源。

4.时钟源在被唤醒后会相继使能通用时钟发生器和通用时钟级,并将通用时钟提供给外设。

5.与事件用户相关的外设必须能够在待机模式下运行。
有关事件系统路径的更多信息,请参见产品数据手册或事件系统技术简介,下载地址为/downloads/en/devicedoc/90003170a.pdf。
在Cortex-M7MCU(SAME70/S70)中,只有部分外设(例如UART和TWI)支持SleepWalking功能;而在SAMG5x系列MCU中,UART、TWI、SPI和ADC都支持SleepWalking功能。
下面介绍了Cortex-M7MCU中的配置和步骤序列:
1.检查相应的SleepWalking活动状态寄存器,确保外设没有正在进行的活动。

2.如果相应的SleepWalking活动状态寄存器已被置
1,则必须禁止SleepWalking功能。

3.使能外设的异步部分唤醒功能。

4.触发事件发生器(UART),将MCU从等待模式中唤醒。
©2018MicrochipTechnologyInc. DS90003183A_CN-page3 图1-
1. SleepWalking活动 TB3183 SAMMCU对SleepWalking功能的支持 注:Cortex-M0+事件系统有多种可配置的事件发生器和用户选项用于在低功耗状态下操作各种外设。
相比之下,SAME70/S70和SAMG5xMCU只有少量的事件系统功能可在低功耗状态下工作。
有关详细信息,请参见SAME70数据手册中的实时事件映射列表。
©2018MicrochipTechnologyInc. DS90003183A_CN-page4 TB3183 SleepWalking实现方式
2.SleepWalking实现方式 在本参考资料中,我们以SAML21MCU为例来说明SleepWalking功能。
为了帮助您理解如何使用SleepWalking功能优化功耗,我们将以下面两种方式实现应用代码: •基于中断的传统实现方式•SleepWalking实现方式 基于中断的传统实现方式在基于中断的传统实现方式中,CPU每125毫秒通过RTC中断被唤醒一次;这种方式采用OSCULP32kHz振荡器来启动ADC转换。
在10传输帧结束时,将通过DMA中断唤醒CPU来处理数据,以便使用SPIDGI(DataGatewayInterface,数据网关接口)连接将数据绘制到Studio的DataVisualizer中。
在此实现方式中,内核每125毫秒被唤醒一次以启动ADC,并在每10次DMA传输结束时被唤醒一次。
对于这两种实现方式,ADC都会对传感器发出的模拟信号进行转换,并在转换结果就绪后立即向低功耗RAM(Low-PowerRAM,LPRAM)触发DMA数据传输。
这部分操作通过ADC和DMA之间的内部硬件触发路径自动执行。
下图显示了在Studio的DataVisualizer中呈现的基于中断的序列的功耗情况。
图2-
1.基于中断的序列的功耗流程图 OSCULP32K(32kHz) RTCWake‐up@125ms StartADC(SoftwareTrigger) ADCResultsReady DMATransfertoLowPowerRAM LowPowerModeActiveMode NO 10DMA YES SendSPIDGItoData Transfers Visualizer Complete?
©2018MicrochipTechnologyInc. DS90003183A_CN-page5 图2-
2.功耗 TB3183 SleepWalking实现方式 SleepWalking实现方式 在SleepWalking实现方式中,应用会充分利用事件系统。
RTC使用芯片的事件系统自动启动ADC转换,而无需任何CPU干预。
以下步骤说明了此应用场景:
1.将RTC配置为事件发生器,以通过SAML21事件系统定期向ADC生成事件(每125毫秒生成一次)。

2.ADC对RTC生成的事件进行应答并启动转换。

3.DMA将转换结果从ADC结果寄存器移至低功耗SRAM。

4.经过10次传输后,DMA生成一个中断,将CPU唤醒至工作模式并开始处理数据。

5.然后,数据通过SPI数据网关接口(DGI)被发送至DataVisualizer。
©2018MicrochipTechnologyInc. DS90003183A_CN-page6 图2-
3. SleepWalking实现方式流程图 OSCULP32K(32kHz)RTCWake‐up@125ms ADCResultsReadyDMATransfertoLow PowerRAM TB3183 SleepWalking实现方式 EventSystemTriggersADCLowPowerModeActiveMode NO 10DMA YES SendSPIDGItoData Transfers Visualizer Complete?
下图显示了Studio的DataVisualizer中呈现的SleepWalking序列的功耗情况。
图2-
4. SleepWalking功耗 结论:如上所示,SleepWalking功能实现方式可降低功耗。
©2018MicrochipTechnologyInc. DS90003183A_CN-page7 TB3183 相关资源
3.相关资源 有关SleepWalking功能的更多信息以及其他相关信息,请参见以下文档,这些文档均可从Microchip网站下载。
•SAMD2x:–/downloads/en/appnotes/atmel-42411-ultra-low-power-techniquesat06549_application-note.pdf–paratorapplication-examples_userguide_at11480.pdf–_monitor.samd20_xplained_pro/html/index.html–_monitor.samd21_xplained_pro/html/index.html •SAMD1x:–_monitor.samd11_xplained_pro/html/index.html •SAMC2x:–_monitor.samc21_xplained_pro/html/index.html •SAMLx:–/downloads/en/appnotes/atmel-42411-ultra-low-power-techniquesat06549_application-note.pdf–/downloads/en/appnotes/atmel-42412-low-power-features-of-sam-lseries-devices_applicationnote_at04296.pdf/downloads/en/
appnotes/atmel-42471-sam-l21-adc-sampling-using-low-powerfeatures_applicationnote_at12705.pdf
–_monitor.saml21_xplained_pro_b/html/index.html–_monitor.saml22_xplained_pro_b/html/index.html •SAMG5x:–/docs/3.34.2/sam.drivers.uart.uart_sleepwalking_example.samg53_xplained_pro/html/index.html–/docs/3.34.2/sam.drivers.usart.usart_sleepwalking_example.samg55_xplained_pro/html/index.html •SAM4L:–/wwwappnotes/appnotes.aspx?
appnote=en591380–/downloads/en/appnotes/atmel-42501-low-power-techniques-foratmel-smart-arm-mcus_applicationnote_at11489.pdf ©
2018MicrochipTechnologyInc. DS90003183A_CN-page8 TB3183 Microchip网站 Microchip网站/为客户提供在线支持。
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•Microchip确信:在正常使用的情况下,Microchip系列产品是当今市场上同类产品中最安全的产品之
一。
•目前,仍存在着恶意、甚至是非法破坏代码保护功能的行为。
就我们所知,所有这些行为都不是以Microchip数据手册中规定的操作规范来使用Microchip产品的。
这样做的人极可能侵犯了知识产权。
•Microchip愿意与关心代码完整性的客户合作。
•Microchip或任何其他半导体厂商均无法保证其代码的安全性。
代码保护并不意味着我们保证产品是“牢不可破”的。
代码保护功能处于持续发展中。
Microchip承诺将不断改进产品的代码保护功能。
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4 AMBA、Arm、Arm7、Arm7TDMI、Arm9、Arm11、Artisan、big.LITTLE、Cordio、CoreLink、CoreSight、Cortex、DesignStart、DynamIQ、Jazelle、Keil、Mali、Mbed、MbedEnabled、NEON、 ©2018MicrochipTechnologyInc. DS90003183A_CN-page10 TB3183 POP、RealView、SecurCore、Socrates、Thumb、TrustZone、ULINK、ULINK2、ULINK-ME、ULINKPLUS、ULINKpro、µVision
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