Standby Mode1 SleepTimer Wakeup¶
1 功能概述¶
本例程演示如何使 SoC 进入 Standby Mode 1 状态，然后通过 SleepTimer 定时器将其唤醒。
2 环境准备¶
硬件设备与线材：
PAN107X EVB 核心板与底板各一块
JLink 仿真器（用于烧录例程程序）
电流计（本文使用电流可视化测量设备 PPK2 [Nordic Power Profiler Kit II] 进行演示）
USB-TypeC 线一条（用于底板供电和查看串口打印 Log）
杜邦线数根或跳线帽数个（用于连接各个硬件设备）
硬件接线：
将 EVB 核心板插到底板上
为确保能够准确地测量 SoC 本身的功耗，排除底板外围电路的影响，请确认 EVB 底板上的：
Voltage 排针组中的 VCC 和 VDD 均接至 3V3
POWER 开关从 LDO 档位拨至 BAT 档位（并确认底板背部的电池座内没有纽扣电池）
使用 USB-TypeC 线，将 PC USB 插口与 EVB 底板 USB->UART 插口相连
使用杜邦线将 EVB 底板上的 TX 引脚接至核心板 P16，RX 引脚接至核心板 P17
使用杜邦线将 JLink 仿真器的：
SWD_CLK 引脚与 EVB 底板的 P00 排针相连
SWD_DAT 引脚与 EVB 底板的 P01 排针相连
SWD_GND 引脚与 EVB 底板的 GND 排针相连
将 PPK2 硬件的：
USB DATA/POWER 接口连接至 PC USB 接口
VOUT 连接至 EVB 底板的 VBAT 排针
GND 连接至 EVB 底板的 GND 排针
PC 软件:
串口调试助手（UartAssist）或终端工具（SecureCRT），波特率 921600（用于接收串口打印 Log）
nRF Connect Desktop（用于配合 PPK2 测量 SoC 电流）
3 编译和烧录¶
例程位置：<PAN10XX-NDK>\01_SDK\nimble\samples\low_power\standby_m1_slptmr_wakeup\keil_107x
双击 Keil Project 文件打开工程进行编译烧录，烧录成功后断开 JLink 连线。
4 例程演示说明¶
PC 上打开 PPK2 Power Profiler 软件，供电电压选择 3300 mV，然后打开供电开关
从串口工具中看到如下的打印信息：
Try to load HW calibration data.. DONE. - Chip Info : 0x1 - Chip CP Version : 255 - Chip FT Version : 7 - Chip MAC Address : E110000052E3 - Chip UID : 060300465454455354 - Chip Flash UID : 4250315A3538380B00CE12435603C678 - Chip Flash Size : 512 KB [I] App started.. [I] Reset Reason: nRESET Pin Reset. [I] Busy wait 5s to keep SoC in active mode.. [I] [Uptime: 1068 ms] SleepTimer 1 IRQ triggered. [I] [Uptime: 2068 ms] SleepTimer 1 IRQ triggered. [I] [Uptime: 3068 ms] SleepTimer 1 IRQ triggered. [I] [Uptime: 4068 ms] SleepTimer 1 IRQ triggered. [I] [Uptime: 5068 ms] SleepTimer 1 IRQ triggered. [I] Now try to enter SoC standby mode 1 (wakeup reset).. Try to load HW calibration data.. DONE. - Chip Info : 0x1 - Chip CP Version : 255 - Chip FT Version : 7 - Chip MAC Address : E110000052E3 - Chip UID : 060300465454455354 - Chip Flash UID : 4250315A3538380B00CE12435603C678 - Chip Flash Size : 512 KB [I] App started.. [I] Reset Reason: Standby Mode 1 SleepTimer 1 Wakeup (cnt = 1). [I] Busy wait 5s to keep SoC in active mode.. [I] [Uptime: 7152 ms] SleepTimer 1 IRQ triggered. [I] [Uptime: 8152 ms] SleepTimer 1 IRQ triggered. ...
由 Log 中的时间戳可以看出，每隔 1s 触发 SleepTimer 1 中断，触发 5 次中断后，芯片进入 Standby Mode 1，接着被唤醒（复位方式），如此循环
再观察芯片电流波形：
使用电流计抓取电流波形¶
可见芯片基本上每过 5.5s 左右的时间进入低功耗，底电流为 1.2uA 左右，并在一段时间以后被唤醒，如此循环。
5 开发者说明¶
5.1 SDK Config 配置¶
与本例程相关的 SDK Config (sdk_config.h) 配置有：
SoC Platform : Chip Power Mode
芯片供电选择 DCDC 模式，以降低芯片动态功耗
对应宏配置
CONFIG_SOC_DCDC_PAN1070 = 1
Power Management : Enable Low Power Mode
使能系统低功耗功能
对应宏配置
CONFIG_PM = 1
Power Management : Enable Low Power Mode : Continue Run After Standby M1 Wakeup
配置 Standby Mode 1 唤醒后 CPU 的行为：CPU 复位，而不是继续执行 WFI 后面的指令
对应宏配置
CONFIG_PM_STANDBY_M1_WAKEUP_WITHOUT_RESET = 0
Log & Debug Config : Enable App Log
使能 App Log 功能
对应宏配置
APP_LOG_EN = 1
Log & Debug Config : Enable App Log : Log to UART
将 App Log 输出至串口
对应宏配置
CONFIG_UART_LOG_ENABLE = 1
5.2 程序代码¶
5.2.1 主程序¶
本例程中，OS 为使能状态，因此主程序 main() 函数也是 OS Main Task 的入口函数，其内容如下：
int main(void)
{
/* Application initialization */
app_setup();
/* Application main infinite loop */
app_main_loop();
return 0;
}
5.2.2 App Setup 初始化¶
App 初始化 app_setup() 函数内容如下：
void app_setup(void)
{
APP_LOG_INFO("App started..\n\n");
uint8_t rst_reason;
/* Get the last reset reason */
APP_LOG_INFO("Reset Reason: ");
rst_reason = soc_reset_reason_get();
switch (rst_reason) {
case SOC_RST_REASON_POR_RESET:
APP_LOG("Power On Reset.\n");
break;
case SOC_RST_REASON_PIN_RESET:
APP_LOG("nRESET Pin Reset.\n");
break;
case SOC_RST_REASON_SYS_RESET:
APP_LOG("NVIC System Reset.\n");
break;
case SOC_RST_REASON_STBM1_SLPTMR1_WAKEUP:
APP_LOG("Standby Mode 1 SleepTimer 1 Wakeup (cnt = %d).\n", ++wkup_cnt);
break;
default:
APP_LOG("Unhandled Reset Reason (%d), refer to more reason define in soc_api.h!\n", rst_reason);
}
/* Init Sleep Timer for wake up use */
slptmr_init();
}
打印 App 初始化 Log
获取并打印本次芯片启动的复位原因
在 slptmr_init() 函数中初始化 SleepTimer 1 配置
5.2.3 App Main Task Loop 任务循环¶
App Main Task 循环 app_main_loop() 函数内容如下：
void app_main_loop(void)
{
APP_LOG_INFO("Busy wait 5s to keep SoC in active mode..\n");
soc_busy_wait(5000000);
#if !CONFIG_PM_STANDBY_M1_WAKEUP_WITHOUT_RESET
APP_LOG_INFO("Now try to enter SoC standby mode 1 (wakeup reset)..\n\n");
#if CONFIG_UART_LOG_ENABLE
/* Waiting for UART Tx done and re-set UART IO before entering standby mode 1 to avoid current leakage */
reset_uart_io();
#endif
/* Enter standby mode1 with all sram power off */
soc_enter_standby_mode_1(STBM1_WAKEUP_SRC_SLPTMR, STBM1_RETENTION_SRAM_NONE);
APP_LOG("WARNING: Failed to enter SoC standby mode 1 due to unexpected interrupt detected.\n");
APP_LOG(" Please check if there is an unhandled interrupt during the standby mode 1\n");
APP_LOG(" entering flow.\n");
while (1) {
/* Busy wait */
}
#else
while (1) {
APP_LOG_INFO("Now try to enter SoC standby mode 1 (wakeup continuous run)..\n\n");
#if CONFIG_UART_LOG_ENABLE
/* Waiting for UART Tx done and re-set UART IO before entering standby mode 1 to avoid current leakage */
reset_uart_io();
#endif
/* Enter standby mode1 with all common 48KB sram retention */
soc_enter_standby_mode_1(STBM1_WAKEUP_SRC_SLPTMR, STBM1_RETENTION_SRAM_BLOCK0 | STBM1_RETENTION_SRAM_BLOCK1);
/* Restore hardware peripherals manually */
restore_hw_peripherals();
APP_LOG_INFO("Waked up from SoC standby mode 1 and continue run (cnt = %d)..\n", ++wkup_cnt);
APP_LOG_INFO("Busy wait 5s to keep SoC in active mode..\n");
soc_busy_wait(5000000);
}
#endif /* CONFIG_PM_STANDBY_M1_WAKEUP_WITHOUT_RESET */
}
调用
soc_busy_wait()接口使芯片在 Active 状态下全速运行 5.5s根据
CONFIG_PM_STANDBY_M1_WAKEUP_WITHOUT_RESET配置，决定进入 Standby Mode 1 的流程，这里由于我们将此配置设置为 0，因此会执行唤醒后复位的 Standby Mode 1 流程进入 Standby Mode 1 前，先将 Log UART IO 配置还原为 GPIO 模拟输入状态，以避免 Standby 模式下 IO 漏电
调用
soc_enter_standby_mode_1()接口，使系统进入 Standby Mode 1 低功耗状态，此接口接受两个参数：第一个参数用于配置唤醒源，第二个参数用于配置低功耗下保电的 SRAM，这里我们将唤醒源配置为 SleepTimer，且低功耗状态下所有 SRAM 均掉电以节约功耗（由于当前低功耗配置为唤醒后复位，因此所有 SRAM 均没有保电的必要）
5.2.4 SleepTimer 初始化程序¶
SleepTimer 1 初始化程序 slptmr_init() 函数内容如下：
static void slptmr_init(void)
{
/* Configure timeout of SleepTimer 1 with interrupt and wakeup enabled */
/*
* Configure timeout:
* timeout1 = SLPTMR1_TIMEOUT_CNT / FREQ_32K_HZ
* = (32000 / 1) / 32000 (s)
* = 1 s
*/
const uint32_t SLPTMR1_TIMEOUT_CNT = soc_32k_clock_freq_get() / 1;
/* Set timeout of SleepTimer 1 */
LP_SetSleepTime(ANA, SLPTMR1_TIMEOUT_CNT, 1);
}
此函数功能是将 SleepTimer 1 超时时间配置为 1s
配置时间的具体公式计算请参考代码注释
5.2.5 SleepTimer 1 中断服务回调函数¶
SleepTimer 1 的中断服务回调函数如下：
/* This function overrides the reserved weak function with same name in os_lp.c */
void sleep_timer1_handler(void)
{
printf("[Uptime: %d ms] SleepTimer 1 IRQ triggered.\n", soc_lptmr_uptime_get_ms());
}
芯片共有 3 个 SleepTimer，分别为 SleepTimer 0、SleepTimer 1 和 SleepTimer 2，它们共用一个中断服务函数
SLPTMR_IRQHandler()，此函数是在 os_lp.c 中实现的；其中 SleepTimer0 被用作 OS Tick，因此在 App 层只可通过回调函数使用 SleepTimer 1 和 SleepTimer 2本例程我们在 App 中实现了
sleep_timer1_handler()中断回调函数，在其中打印芯片上电时间戳 Log
5.2.6 与低功耗相关的 Hook 函数¶
本例程还用到了 2 个与低功耗密切相关的 Hook 函数：
CONFIG_RAM_CODE void vSocDeepSleepEnterHook(void)
{
#if CONFIG_UART_LOG_ENABLE
reset_uart_io();
#endif
}
CONFIG_RAM_CODE void vSocDeepSleepExitHook(void)
{
#if CONFIG_UART_LOG_ENABLE
set_uart_io();
#endif
}
上述两个 Hook 函数用于在进入 DeepSleep 前和从 DeepSleep 唤醒后做一些额外操作，如关闭和重新配置 IO 为串口功能，以防止 DeepSleep 状态下 IO 漏电
详细解释请参考 Standby Mode1 GPIO Key Wakeup 例程中的相关介绍
5.2.7 其他功能函数¶
本例程还编写了 1 个用于 Standby Mode 1 非 Reset 方式下唤醒后的外设恢复函数：
#if CONFIG_PM_STANDBY_M1_WAKEUP_WITHOUT_RESET
void restore_hw_peripherals(void)
{
#if CONFIG_UART_LOG_ENABLE
UART_InitTypeDef Init_Struct = {
.UART_BaudRate = 921600,
.UART_LineCtrl = Uart_Line_8n1,
};
/* Re-init UART */
UART_Init(UART0, &Init_Struct);
UART_EnableFifo(UART0);
/* Set IO pinmux to UART again */
set_uart_io();
#endif
/* Re-enable Sleep Timer interrupt */
NVIC_EnableIRQ(SLPTMR_IRQn);
}
#endif /* CONFIG_PM_STANDBY_M1_WAKEUP_WITHOUT_RESET */
本例程中，我们可以通过手动将
CONFIG_PM_STANDBY_M1_WAKEUP_WITHOUT_RESET配置设置为 1，效果是芯片从 Standby Mode 1 下唤醒后，CPU 不复位，而是从睡眠之前的代码处接着执行，但由于 Standby Mode 1 状态下芯片内部大部分模块均已掉电，因此醒来后需通过函数restore_hw_peripherals()重新初始化一些用到的硬件模块。