MSP430省電方式的兩種喚醒方法

1MSP430省電方式簡(jiǎn)介

MSP430以其低功耗著稱于世，它可以外接2個(gè)時(shí)鐘源——XIN、XT2IN，內(nèi)部還有1個(gè)DC0振蕩器，可以產(chǎn)生高達(dá)8 MHz的內(nèi)部時(shí)鐘。一般XT2IN的頻率為高頻，按實(shí)際應(yīng)用時(shí)的要求來選用；XIN為低頻，可以是32 768Hz。XIN的用途主要是在低功耗時(shí)使系統(tǒng)保持“活著”。MSP430共有5種省電方式，即LPM0～4。其中，

LPM0：CPU、MCLK關(guān)閉，SMCLK、ACLK打開，功耗79uA；
LPM1：CPU、MCLK、DCO關(guān)閉，SMCLK、ACLK打開，功耗4luA；
LPM2：CPU、MCLK、SMCLK、DC0關(guān)閉，DC產(chǎn)生器、ACLK打開，功耗17uA；
LPM3：CPU、MCLK、SMCLK、DC0、DC產(chǎn)生器關(guān)閉，ACLK打開。功耗2uA；
LPM4：CPU及所有模塊都關(guān)閉，功耗0．1 uA。

系統(tǒng)在LPMO-3方式下可以被喚醒，LPM4則不能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都希望MSP430平時(shí)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，降低功耗，而后定時(shí)或被外界中斷喚醒，執(zhí)行相應(yīng)的程序后再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)，然后再次被喚醒，其中因?yàn)長(zhǎng)PM3是滿足要求且功耗最低的一種方式，所以它被使用得最多。本文就來討論這種方式下的睡眠與喚醒。

2 睡眠與喚醒

主程序循環(huán)運(yùn)行的流程如圖1所示。



每一次循環(huán)中都要判斷睡眠條件是否成立，若成立則切換時(shí)鐘，進(jìn)入睡眠方式。至此，CPU不再執(zhí)行任何程序，直到CPU被喚醒后才繼續(xù)執(zhí)行。喚醒條件可以是定時(shí)中斷、外部I／O中斷，或串行口中斷。下面的PowerManagement代碼為進(jìn)入睡眠前后和被喚醒后執(zhí)行的相應(yīng)操作。SerialReceiveInterrupt代碼為串行口接收到1個(gè)字符中斷后進(jìn)行的相應(yīng)操作，TimerBInterrupt代碼為定時(shí)器B5定時(shí)時(shí)間到后進(jìn)行的相應(yīng)操作。2個(gè)中斷程序中，在喚醒CPU之前均將時(shí)鐘調(diào)整到正常工作時(shí)的高速時(shí)鐘源上，設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志，然后再執(zhí)行喚醒子程序clrLPM3。編譯軟件為IAR embedded workbench 1．26。





3 睡眠時(shí)長(zhǎng)

如果睡眠是靠串行口中斷來喚醒，則睡眠時(shí)長(zhǎng)為不定長(zhǎng)，什么時(shí)候來了中斷，什么時(shí)候醒來。所以在此只討論定時(shí)器產(chǎn)生中斷來喚醒的情況。

定時(shí)器B的控制寄存器的說明如圖2所示。


圖2 定時(shí)器B的控制寄存器

CNTLx：計(jì)數(shù)器長(zhǎng)度，00=16位，MSP430定時(shí)器B的計(jì)數(shù)器TBR最大為0xFFFF；01=12位，TBR最大為0x0FFF，10=10位，TBR最大為0x03FF，11=8位，TBR最大為0xFF。

TBSSELx：定時(shí)器B的時(shí)鐘源選擇，00=TBCLK，01=ACLK，10=SMCLK，11=INCLK。

IDx：定時(shí)器B的時(shí)鐘源分頻因數(shù)，00=不分頻，01=2分頻，10=4分頻，11=8分頻。

MCx：定時(shí)器B的計(jì)數(shù)方式選擇位，00=暫停計(jì)數(shù)，01=加計(jì)數(shù)方式，10=連續(xù)計(jì)數(shù)方式，11=加減計(jì)數(shù)方式。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考MSP430的數(shù)據(jù)手冊(cè)。

前述程序中定時(shí)器B的控制字TBCTL=TBSSEL0+ID0+ID1+MC1+TBCLR。定時(shí)器B的時(shí)鐘源選擇為TBSSEL0，該值在MSP430x14x．h頭文件中的定義為0x0100，即選擇的時(shí)鐘源為ACLK(32768hz)。ID0在MSP430x14x．h定義為0x40，ID1在MSP430x14x．h定義為0x80，二者相加為0xC0，即定時(shí)器B的時(shí)鐘源為8分頻。MC1在MSP430x14x．h定義為0x20，即定時(shí)器B采用連續(xù)計(jì)數(shù)方式。

以上時(shí)鐘選擇了ACLK為32 768，再進(jìn)行8分頻，等于4 096，則定時(shí)器B的時(shí)鐘最終運(yùn)行頻率為4 096 Hz，每計(jì)1個(gè)數(shù)所需時(shí)間為(1／4 096)S。又由于前面把定時(shí)器B5的計(jì)數(shù)值設(shè)為TBR-10=0xFFFF-10=0xFFF0=65 536-10=65 526，則計(jì)滿65 526數(shù)需要的時(shí)間為65 526×(1／4 096)s=15．997 s≈16 s。因此，用定時(shí)器定時(shí)到產(chǎn)生中斷作為喚醒源，最大睡眠時(shí)間不超過16 S。如果任務(wù)不需要這么快執(zhí)行一次，可以每次醒來后先不去執(zhí)行任務(wù)，而是給1個(gè)計(jì)數(shù)變量加1，然后繼續(xù)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到計(jì)數(shù)變量等于想要的時(shí)長(zhǎng)后再執(zhí)行。

結(jié)語(yǔ)

MSP430是一款非常好的低功耗單片機(jī)，用好它的省電功能，可以大大延長(zhǎng)電池的壽命。因此該產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于電池供電的工控產(chǎn)品中。本文的代碼都是實(shí)際應(yīng)用中的程序代碼，經(jīng)過了實(shí)際的檢驗(yàn)。