/* * AVR_ATmega16.c * * Created: 2012-8-10 11:55:56 * Author: Administrator */ /*********************************************** **** AVR 电源管理_睡眠模式范例 *** **** *** **** 作者: HJJourAVR *** **** 编译器:WINAVR20050214 *** **** *** **** www.OurAVR.com 2005.9.26 *** ***********************************************/ /* 本程序简单的示范了如何令AVR ATMEGA16进入睡眠状态及唤醒 电源管理及睡眠模式的介绍 进入最低耗电的掉电模式 关闭各种模块 外部中断唤醒 M16掉电模式的耗电情况(看门狗关闭),时钟为内部RC 1MHz 0.9uA@Vcc=5.0V [手册的图表约为1.1uA] 0.3uA@Vcc=3.3V [手册的图表约为0.4uA] //测量的数字万用表是FLUKE 15B,分辨率0.1uA 这个程序需要MCU进入休眠状态,为实现最低功耗,JTAG接口会被关闭,只能通过LED的变化来观察程序的运行。 这个实验里面,用STK500(AVRISP) ISP下载线来烧录更方便。 熔丝位设置 1 关断BOD功能 BODEN=1 2 如果用ISP方式烧录,就可以完全关闭JTAG口了 OCEEN=1,JTAGEN=1 */ #include <avr/io.h> #include <avr/signal.h> #include <avr/interrupt.h> #include <avr/delay.h> //时钟定为内部RC 1MHz,F_CPU=1000000 也可以采用其他时钟 #include <avr/sleep.h> /* sleep.h里面定义的常数,对应各种睡眠模式 #define SLEEP_MODE_IDLE 0 空闲模式 #define SLEEP_MODE_ADC _BV(SM0) ADC 噪声抑制模式 #define SLEEP_MODE_PWR_DOWN _BV(SM1) 掉电模式 #define SLEEP_MODE_PWR_SAVE (_BV(SM0) | _BV(SM1)) 省电模式 #define SLEEP_MODE_STANDBY (_BV(SM1) | _BV(SM2)) Standby 模式 #define SLEEP_MODE_EXT_STANDBY (_BV(SM0) | _BV(SM1) | _BV(SM2)) 扩展Standby模式 函数 void set_sleep_mode (uint8_t mode); 设定睡眠模式 void sleep_mode (void); 进入睡眠状态 */ //管脚定义 #define LED 0 //PB0 驱动LED,低电平有效 #define KEY_INT2 0 //PB3 按键, 低电平有效 void delay_10ms(unsigned int t) { /* 由于内部函数_delay_ms() 最高延时较短 262.144mS@1MHz / 32.768ms@8MHz / 16.384ms@16MHz 故编写了这条函数,实现更长的延时,并能令程序能适应各种时钟频率 */ while(t--) _delay_ms(10); } int main(void) { unsigned char i; //上电默认DDRx=0x00,PORTx=0x00 输入,无上拉电阻 PORTA=0xFF; //不用的管脚使能内部上拉电阻。 PORTC=0xFF; PORTD=0xFF; PORTB=0xFF; DDRB =(1<<LED); //PB0设为输出高电平,灯灭 /* 端口引脚 进入休眠模式时,所有的端口引脚都应该配置为只消耗最小的功耗。 最重要的是避免驱动电阻性负载。 在休眠模式下I/O 时钟clkI/O 和ADC 时钟clkADC 都被停止了,输入缓冲器也禁止了,从而保证输入电路不会消耗电流。 在某些情况下输入逻辑是使能的,用来检测唤醒条件。用于此功能的具体引脚请参见“ 数字输入使能和休眠模式” 。 如果输入缓冲器是使能的,此时输入不能悬空,信号电平也不应该接近VCC/2,否则输入缓冲器会消耗额外的电流。 IO作输出(DDR=1)时,维持状态不变 */ /* 看门狗定时器(上电默认是关闭的) 如果系统无需利用看门狗,这个模块也可以关闭。 若使能,则在任何休眠模式下都持续工作,从而消耗电流。 在深层次的睡眠模式下,这个电流将占总电流的很大比重。 假设看门狗定时器使能了,关闭程式如下 1. 在同一个指令内对WDTOE 和WDE 写"1“,即使WDE 已经为"1“ 2. 在紧接的4 个时钟周期之内对WDE 写"0” */ WDTCR=(1<<WDTOE)|(1<<WDE); WDTCR=(0<<WDE); //或使用wdt.h里面的wdt_disable()函数 /* 模数转换器(上电默认是关闭的) 使能时, ADC在睡眠模式下继续工作。 为了降低功耗,在进入睡眠模式之前需要禁止ADC。 重新启动后的第一次转换为扩展的转换。 假设模数转换器使能了,关闭程式如下 */ ADCSRA=(0<<ADEN); /* 模拟比较器(上电默认是打开的,需要手工关闭) 在空闲模式时,如果没有使用模拟比较器,可以将其关闭。在ADC 噪声抑制模式下也是如此。 在其他睡眠模式模拟比较器是自动关闭的。 如果模拟比较器使用了内部电压基准源,则不论在什么睡眠模式下都需要关闭它。否则内部电压基准源将一直使能。 关闭程式如下 */ ACSR=(1<<ACD); /* 掉电检测BOD (由熔丝位BODEN控制) 如果系统没有利用掉电检测器BOD,这个模块也可以关闭。 如果熔丝位BODEN 被编程,从而使能了BOD 功能,它将在各种休眠模式下继续工作。 在深层次的休眠模式下,这个电流将占总电流的很大比重。 设置熔丝位BODEN=1 关断BOD功能 */ /* 片内基准电压 使用BOD、模拟比较器和ADC 时可能需要内部电压基准源。 若这些模块都禁止了,则基准源也可以禁止。 重新使能后用户必须等待基准源稳定之后才可以使用它。 如果基准源在休眠过程中是使能的,其输出立即可以使用。 当BOD、模拟比较器和ADC都禁止了,则基准源也自动禁止了。 */ /* JTAG 接口与片上调试系统 如果通过熔丝位OCDEN使能了片上调试系统,当芯片进入掉电或省电模式时主时钟保持运行。 在休眠模式中这个电流占总电流的很大比重。 下面有三种替代方法: 1 不编程OCDEN 2 不编程JTAGEN 3 置位MCUCSR 的JTD 当JTAG 接口使能而JTAG TAP 控制器没有进行数据交换时,引脚TDO 将悬空。 如果与TDO 引脚连接的硬件电路没有上拉电阻,功耗将增加。 器件的引脚TDI 包含一个上拉电阻,因此在扫描链中无需为下一个芯片的TDO 引脚设置上拉电阻。 通过置位MCUCSR寄存器的JTD 或不对JTAG 熔丝位编程可以禁止JTAG 接口。 JTD: 禁止JTAG 接口(MCU控制与状态寄存器MCUCSR Bit7) 此位为0 时,如果JTAGEN熔丝位被编程则JTAG 接口使能。 如果这位为1, JTAG接口禁止。 为了避免无意的禁止或使能JTAG接口,必须通过一个时间序列来改变JTD 位。 应用软件必须在四个时钟周期内将期望的数值两次写入JTD。 如果JTAG 接口没有与其他JTAG电路连接, JTD应该置位。这样做的原因是为了避免JTAG接口TDO引脚的静态电流。 在软件中关闭JTAG接口的方法 */ MCUCSR=(1<<JTD); MCUCSR=(1<<JTD); /* 掉电模式 当SM2..0 为010 时, SLEEP 指令将使MCU 进入掉电模式。 在此模式下,外部晶体停振,而外部中断、两线接口地址匹配及看门狗(如果使能的话)继续工作。 只有外部复位、看门狗复位、BOD 复位、两线接口地址匹配中断、外部电平中断INT0 或INT1,或外部中断INT2 可以使MCU 脱离掉电模式。 这个睡眠模式停止了所有的时钟,只有异步模块可以继续工作。 当使用外部电平中断方式将MCU 从掉电模式唤醒时,必须保持外部电平一定的时间。 从施加掉电唤醒条件到真正唤醒有一个延迟时间,此时间用于时钟重新启动并稳定下来。 唤醒周期与由熔丝位CKSEL 定义的复位周期是一样的。 如果在睡眠过程中发生了复位,则MCU 唤醒后从中断向量开始执行 使能的中断可以将进入睡眠模式的MCU 唤醒, 经过启动时间,外加4个时钟周期后,MCU就可以运行中断例程了。然后返回到SLEEP 的下一条指令。 */ MCUCSR=(0<<ISC2); //INT2 的下降沿激活中断(默认的,这句话可以不写) GICR=(1<<INT2); //使能外部中断INT2 sei(); //使能全局中断 while(1) { for (i=0;i<10;i++) //LED闪动10次后进入掉电模式的睡眠状态 { delay_10ms(30); PORTB&=~(1<<LED); //点亮LED delay_10ms(30); PORTB|=(1<<LED); //熄灭LED } set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); //设定为掉电模式 sleep_mode(); //进入睡眠状态 /* 也可以自行编写 MCUCR=(0<<SM2)|(1<<SM1)|(0<<SM0); //设定为掉电模式 asm volatile(“sleep” : : ); //进入睡眠状态 */ } } SIGNAL(SIG_INTERRUPT2) //外部中断2服务程序 唤醒源 { PORTB&=~(1<<LED); //点亮LED delay_10ms(500); PORTB|=(1<<LED); //熄灭LED delay_10ms(100); /*LED长亮5秒钟,熄灭1秒钟后,退出中断服务程序,然后返回到SLEEP 的下一条指令*/ } /* 程序运行效果 万用表打到直流电流的最小档位(uA分辨率),接到开关的两头 烧录后要把STK500拔出,否则无法测得正确的电流数据。 上电后LED闪动10次后进入掉电模式的睡眠状态 此时可断开开关 看看万用表的读数 然后接通开关 按下 INT2按键,将会发现LED长亮5秒钟,熄灭1秒钟后,退回主程序,LED闪动10次后进入掉电模式的睡眠状态 如果按下复位按键,马上复位。 网友可以编写其他睡眠模式/开关各种模块/其他时钟源/其他电源电压来测试电流消耗情况 */ /* 电源管理及睡眠模式 睡眠模式可以使应用程序关闭MCU中没有使用的模块,从而降低功耗。 AVR 具有不同的睡眠模式,允许用户根据自己的应用要求实施剪裁。 进入睡眠模式的条件是置位寄存器MCUCR的SE,然后执行SLEEP 指令。 具体哪一种模式( 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、掉电模式、省电模式、Standby 模式和扩展Standby模式) 由MCUCR 的SM2、SM1 和SM0 决定。 使能的中断可以将进入睡眠模式的MCU 唤醒。 经过启动时间,外加4个时钟周期后,MCU就可以运行中断例程了。然后返回到SLEEP 的下一条指令。 唤醒时不会改变寄存器文件和SRAM的内容。 如果在睡眠过程中发生了复位,则MCU 唤醒后从中断向量开始执行 需要了解AVR芯片内部不同的时钟系统及其分布,在选择合适的睡眠模式时非常有用。 MCU控制寄存器-MCUCR MCU控制寄存器包含了电源管理的控制位。 Bits 7, 5, 4 – SM2..0: 休眠模式选择位 2、1 和0 这些位用于选择具体的休眠模式。 SM2 SM1 SM0 休眠模式 0 0 0 空闲模式 0 0 1 ADC 噪声抑制模式 0 1 0 掉电模式 0 1 1 省电模式 1 0 0 保留 1 0 1 保留 1 1 0 Standby模式(1) 1 1 1 扩展Standby模式(1) Note:1 仅在使用外部晶体或谐振器时Standby 模式与扩展Standby 模式才可用。 Bit 6 – SE: 休眠使能 为了使MCU 在执行SLEEP 指令后进入休眠模式, SE必须置位。 为了确保进入休眠模式是程序员的有意行为,建议仅在SLEEP 指令的前一条指令置位SE。 MCU 一旦唤醒立即清除SE。 关于各种睡眠模式的特点与唤醒要求,内容繁多,请参考数据手册 */ |
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