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NDK 低功耗开发指南

本文主要通过一些示例，介绍低功耗各个模式、使用的方法以及可能遇到的问题。

1 低功耗模式

低功耗模式介绍如下表所示：

模式名称

进入

唤醒

1.2V区时钟

时钟

1.2V供电

STANDBY_M0

Sleep_mode = 3， Buck_en_ctrl=0， Buck_bp_ctrl=0， Flashldo_bp_en_ctrl =0， Flashldo_lp_en_en_ctrl =0，WFI

P00，P01，P02，BOD/LVR（可选，需保证慢时钟开启），PIN RESET

全部关闭

全部关闭

断电

STANDBY_M1

Sleep_mode = 2， ldo_pwr_ctrl = 0， ldol_ pwr ctrl = 0/1， cpu pwr ctrl = 0/1， sram0/1 pwr ctrl = 0/1， ll_ram pwr ctrl=0/1， phy_ram pwr _ctrl=0/1， Buck_en_ctrl=0， Buck_bp_ctrl=0， Flashldo_bp_en_ctrl =0， Flashldo_lp_en_en_ctrl =0，WFI

所有GPIO（边沿去抖），SLPTMR，WDT，BOD/LVR（可选）， PIN RESET

CLK32K， 其他全部关闭

慢时钟

LPLDOL/H ：LL_RAM（可选），PHY_RAM/PHY_REGS（可选），SRAM0/1（可选），decrypt_ram(可选，cpu模块不保电，没办法做到只保少部分寄存器）LPLDOL/H：asnactrl_l（rcc的寄存器）GPIOWDTBOD，LVR

DEEPSLEEP

Sleep_mode = 1， ldol_power_ctrl = 0/1， Buck_en_ctrl=0， Buck_bp_ctrl=0， Flashldo_bp_en_ctrl =0/1， Flashldo_lp_en_en_ctrl =1/0，WFI

所有GPIO，SLPTMR，WDT，TIMER0/1/2，BOD/LVR（可选），PIN RESET

CLK32K，其他全部关闭

慢时钟

LPLDOL/H：其他数字模块，LPLDOL/H：WakeupGPIO，WDT，Timer0/1/2，(需要测试，确认如何安全使用)

SLEEP

Sleep_mode = 0， WFI

所有外设中断，BOD/LVR（可选），PIN RESET

CLK32K，CPU_CLK关闭，RCH、XTH、DPLL根据软件配置选择打开

慢时钟快时钟

HP_LDO供电

2 开发流程

2.1 低功耗使用流程

2.1.1 Sleep模式

  • 进入流程：

  1. 配置sleep_mode为sleep模式

  2. 唤醒源配置

  3. 设置flash dp_en为0

  4. 设置CPU SLEEPDEEP寄存器为0；地址：0xE000ED10

  5. 考虑安全，建议进行一次手动3V同步操作

  6. __WFI()；

  • 退出流程：

  1. 唤醒源产生中断；

  2. 处理中断，清除中断源；

  • 备注：

  1. 支持m0调试模式，不支持riscv调试模式

2.1.2 Deepsleep模式

进入流程：

  1. 配置sleep_mode为deepsleep模式，配置各电压域的power switch，配置rcl_en_ctrl，xtl_pwr_ctrl，Buck和flashldo的配置建议使用driver默认

  2. Power Switch

    模式1（推荐）

    模式2

    模式3

    lpldoh_en

    1

    1

    0

    lpldol_en

    1

    0

    1

    Ldo_pwr_ctrl

    1

    1

    1

    Ldol_pwr_ctrl

    0

    1

    1

    Peri_pwr_ctrl（cpu/ll_sram/phy_sram/sram0/sram1）

    1（ram可配）

    1（ram可配）

    1（ram可配）

    Lpldoh_iso_en

    1（配置0待测试）

    0

    0

  3. 唤醒源配置：所有GPIO，SLPTMR，WDT，TIMER0/1/2，BOD/LVR（可选），PIN RESET。对于模式1，如果Lpldoh_iso_en配置为1，则不支持TIMER0/1/2唤醒；如果Lpldoh_iso_en配置为0，则支持TIMER0/1/2唤醒和PWM输出（需要测试是否有漏电）。对于模式2或者模式3，上述唤醒源都可以唤醒系统。BOD，LVR唤醒需要开启32K时钟。

  4. 对于模式1，如果Lpldoh_iso_en配置为1，不支持PWM输出；如果Lpldoh_iso_en配置为0，则支持PWM输出（需要测试是否有漏电）。对于模式2或者模式3， PWM可以输出

  5. Flash dp设置为1，并退出enhance模式。配置合适的dp，和rdp时间

  6. 建议cpu地址重映射功能开启，映射地址为ram保电区域，可加快唤醒后，程序执行速度

  7. Dly_time2需要根据测试结果重新配置，默认值比较大

  8. 设置CPU SLEEPDEEP寄存器为1；地址：0xE000ED10

  9. Flash控制器退出增强型模式；

  10. 考虑安全，建议进行一次手动3V同步操作

  11. _WFI()；

退出流程：

  1. 唤醒源唤醒，产生lp中断或者唤醒源相对应的中断

  2. 清除相应flag

备注：

  1. 支持m0调试模式（低功耗期间会丢失），不支持riscv调试模式

  2. gpio唤醒电平，至少需要保持一个完整的32K时钟周期。如果需要读取的gpio的中断，需要7个32K时钟周期（需要dly2的延时决定）；如果32K时钟关闭，则唤醒需要的时间更久，和32K时钟的启动时间相关

2.1.3 Standby_m1模式

进入流程：

  1. 配置sleep_mode为standby_m1模式，配置各电压域的power switch，配置rcl_en_ctrl，xtl_pwr_ctrl，Buck和flashldo的配置建议使用driver默认

  		2.

    模式1（推荐，需测试）

    模式2

    模式3

    lpldoh_en

    1

    1

    0

    lpldol_en

    1

    0

    1

    Ldo_pwr_ctrl

    0

    0

    0

    Ldol_pwr_ctrl

    0

    1

    1

    Peri_pwr_ctrl（cpu/ll_sram/phy_sram/sram0/sram1）

    1（可配）

    1（可配）

    1（可配）

    Lpldoh_iso_en

    1

    1

    1

  3. 唤醒源配置：所有GPIO，SLPTMR，WDT，BOD/LVR（可选），PIN RESET。BOD，LVR唤醒需要开启32K时钟。

  4. flash如果使用4线模式，建议开启dp模式，flash 两线切换四线的时间特别长，一般会有8ms；如果flash使用2线模式，不建议开启dp模式，flash直接掉电处理。

  5. 建议cpu地址重映射功能开启，映射地址为ram保电区域，可加快唤醒后，程序执行速度

  6. 根据需求，决定是否开启cpu保电功能，寄存器LP_FL_CTRL[4]。可硬件恢复现场，代码实现有特定需求，参见说明部分

  7. Dly_time2需要根据测试结果重新配置，默认值比较大

  8. 设置CPU SLEEPDEEP寄存器为1；地址：0xE000ED10

  9. 考虑安全，建议进行一次手动3V同步操作

  10. _WFI()；

退出流程：

  1. 唤醒源唤醒，产生lp中断以及唤醒源相对应的中断

  2. 清除相应flag

备注：

  1. 不支持m0和riscv调试模式

  2. 支持m0的cpu retention功能（现场恢复），不支持riscv的cpu retention功能

  3. gpio唤醒电平，至少需要保持一个完整的32K时钟周期。如果需要读取的gpio的中断，需要7个32K时钟周期（需要dly2的延时决定）；如果32K时钟关闭，则唤醒需要的时间更久，和32K时钟的启动时间相关

2.1.4 Standby_m0模式

进入流程：

  1. 配置sleep_mode为standby_m0模式，配置rcl_en_ctrl，xtl_pwr_ctrl

  2. 唤醒源配置：所有P00，P01，P02， BOD/LVR（可选），PIN RESET。

  3. Flash dp设置为0

  4. Dly_time1根据需要决定是否配置，如果不在意m0的唤醒时间不建议去修改。此处的时间测试遍历会比较多，设置的值不好控制

  5. 设置CPU SLEEPDEEP寄存器为1；地址：0xE000ED10

  6. 考虑安全，建议进行一次手动3V同步操作

  7. _WFI()；

退出流程：

  1. 唤醒源唤醒，产生lp中断以及唤醒源相对应的中断

  2. 清除相应flag

2.2 参考相关例程

当前SDK中提供了一些低功耗相关的例程，涵盖了章节1所述的所有低功耗模式等。

例程位置：03_MCU\mcu_samples\LP。

2.3 Standby_m1休眠唤醒

以standby m1模式，cpu retention and cpu continue run模式为基础介绍各个时间阶段mcu的动作。

阶段

说明

时间(us)

备注

进入休眠

从软件发送休眠指令至硬件完全休眠的时间

236

硬件唤醒启动

唤醒源触发后硬件完全启动的时间

278

Standby M1 retention模式

continue run，唤醒至rx ready时间

465

此模式下软件初始化和RF初始化步骤可以省略

TX/RX(max 59B)

收发最大payload的时间，根据传输速率与字节数计算得出

1888

此处按最大数据计算

总计

休眠唤醒至tx完成/rx完成的时间

2867

休眠时间

image

唤醒时间

image

软件运行至RF ready时间

image

RF 接收32Byte时间

image

3 低功耗注意事项

  1. 如果flash运行在4线enhance模式，进入功耗前需要退出enhance模式。

  2. 低功耗模式下供电分两部分LPLDOL和LPLDOH，其中LPLDOL给sram供电，电压范围从0.4~0.9v（未校准芯片有差异），LPLDOH给always on区域部分供电，供电范围0.5~1.2v（未校准芯片有差异），通常在进入低功耗在保证唤醒正常情况下尽量降低两个电压，常温下LPLDOL/H可设置未0/1。

  3. 为防止LPLDOH在电源抖动时出现不能唤醒的情况，增加了一个LPLDOH_VREF_TRIM_AON（LP_LPLDO[23:21]）控制位，设置值的作用是弥补电源抖动，稳定电压，同时设置完成此值（例如设置为2，LPLDOH电压0.7v）后再想拉低LPLDOH至0.6v是不能完成的，此属于正常现象。

  4. DeepSleep模式下外设timer0/1/2作为唤醒以及PWM在低功耗下输出需要将deepsleep低功耗模式设置为模式2，即dp_mode= LP_DEEPSLEEP_MODE2.

  5. Standby M1 cpu retention模式唤醒后外设部分及RF MAC层寄存器需要重新初始化，PHY、保电的sram、时钟等不需要重新初始化