MM32L0130作為靈動微電子推出的一款低功耗芯片，內(nèi)置多種省電工作模式保證低功耗應(yīng)用的要求。前面章節(jié)分別對MM32L0130片上外設(shè)SLCD和RTC做了相關(guān)描述，并列舉對應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)SLCD驅(qū)動LCD顯示、RTC日歷和鬧鐘，其實SLCD與RTC都支持在特定的低功耗模式下運行，結(jié)合這兩個外設(shè)特性，在前面實驗的基礎(chǔ)上，使用EVB_L0136開發(fā)板可以輕松實現(xiàn)一個低功耗電子時鐘設(shè)計。本次微課堂通過講述MM32L0130 PWR電源控制模式，以及SLCD 和RTC外設(shè)配置，實現(xiàn)低功耗應(yīng)用場景。

1MM32L0130 PWR簡介

電源控制 PWR（Power Controller）主要涉及芯片的供電系統(tǒng)、電源管理器和低功耗模式等功能。

1.1 供電系統(tǒng)

芯片由兩種電源提供供電：

由VDDA和VSSA提供的模擬電源，為芯片模擬模塊提供電壓，用于ADC模塊、內(nèi)部基準(zhǔn)電壓、內(nèi)部溫度傳感器和 PLL 等。

由VDD和VSS提供的數(shù)字電源，用于數(shù)字部分和I/O引腳工作。

電源控制功能框圖

VDD 域主要給 LSE， HSE， PMU， POR， PVD 和部分 I/O 上的喚醒邏輯供電，在上電后保持工作狀態(tài)。

備份域主要為 RTC、 LCD、 IWDG、備份寄存器和內(nèi)部低速時鐘振蕩器 LSI 供電。

VDD_Core 域主要給芯片的內(nèi)核、內(nèi)存和外設(shè)提供供電，在上電后默認(rèn)是開啟狀態(tài)，在進(jìn)入低功耗待機(jī)模式時，芯片會硬件選擇關(guān)閉該 VDD_Core 域，在喚醒后芯片會自動開啟。主要有以下幾種工作狀態(tài)：

運行模式

VDD_Core 域以正常的功耗模式運行，內(nèi)存、外設(shè)都正常工作。

低功耗運行模式

VDD_Core 域以低功耗模式運行，內(nèi)存、外設(shè)都以低功耗工作。

睡眠模式

VDD_Core 域以正常功耗模式工作， CPU 進(jìn)入睡眠模式，內(nèi)存、外設(shè)都以正常的功耗模式工作。

低功耗睡眠模式

VDD_Core 域以低功耗睡眠模式工作， CPU 進(jìn)入低功耗睡眠模式，內(nèi)存、外設(shè)都以低功耗工作。

停機(jī)模式

VDD_Core 域以低功耗模式工作，只保持寄存器和 RAM 的內(nèi)容。

深度停機(jī)模式

VDD_Core 域以更低功耗模式工作，只保持寄存器和 RAM 的內(nèi)容。

待機(jī)模式

VDD_Core 域停止供電。除了備份域外，其他所有寄存器和 SRAM 的內(nèi)容全部丟失。

關(guān)機(jī)模式

VDD_Core 域、備份域停止供電。

1.2 MM32L0130低功耗模式

MM32L0130有6種低功耗模式：包括低功耗運行模式，睡眠模式，低功耗睡眠模式，停機(jī)模式，待機(jī)模式，關(guān)機(jī)模式：

低功耗運行模式

進(jìn)一步降低 MCU 在運行模式下的功耗，可以通過配置 PWR_CR1 寄存器的 LPR 位將電壓穩(wěn)壓器設(shè)置為低功耗模式。該模式下系統(tǒng)頻率不應(yīng)超過 2MHz。

Sleep Mode 睡眠模式

CPU 進(jìn)入睡眠模式，內(nèi)存、外設(shè)都以正常的功耗模式工作。在睡眠模式下，所有的 I/O 引腳都保持在運行模式時的狀態(tài)。中斷或事件發(fā)生后，睡眠模式立即被喚醒。

Low Power Sleep Mode 低功耗睡眠模式

CPU 進(jìn)入低功耗睡眠模式，內(nèi)存、外設(shè)都以低功耗工作。在睡眠模式下，所有的 I/O 引腳都保持在運行模式時的狀態(tài)。中斷或事件發(fā)生后，睡眠模式立即被喚醒。

Stop Mode 停機(jī)模式

停機(jī)模式下，CPU 進(jìn)入深度睡眠模式， VDD_Core 域的所有時鐘都被停止， PLL、 HSI 和 HSE 振蕩器的功能被禁止， SRAM 和寄存器內(nèi)容被保留下來。

DeepStop Mode 深度停機(jī)模式

深度停機(jī)是在 CPU 深度睡眠模式的基礎(chǔ)上結(jié)合了外設(shè)的時鐘控制和電壓穩(wěn)壓器控制機(jī)制的一種低功耗模式。在深度停機(jī)模式下， VDD_Core 域的所有時鐘都被停止， PLL、 HSI 和 HSE 振蕩器的功能被禁止， SRAM 和寄存器內(nèi)容被保留下來。

Standby Mode 待機(jī)模式

待機(jī)模式是在 CPU 深睡眠模式的基礎(chǔ)上關(guān)閉電壓穩(wěn)壓器。整個 VDD_Core 域被切斷， PLL、 HSI 和HSE 振蕩器也被關(guān)閉， SRAM 和寄存器內(nèi)容丟失，只有備份域的寄存器和待機(jī)電路維持供電。喚醒后芯片將復(fù)位。

ShutDown Mode 關(guān)機(jī)模式

在關(guān)機(jī)模式下，內(nèi)部所有的穩(wěn)壓器全都被關(guān)閉， BOR 關(guān)閉，只保留 POR 和少數(shù)其他 VDD 域的電路正常工作（PMU 部分邏輯/POR/IO Wakeup 邏輯）。

1.3 功耗模式選擇

一般根據(jù)最低電源消耗，最快啟動時間和可用的喚醒源等條件，選擇一種最佳的低功耗模式。相關(guān)參數(shù)可以參考各系列對應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊，如下數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)手冊摘取。

1.31 電流消耗

電流消耗是多種參數(shù)和因素的綜合指標(biāo)，這些參數(shù)和因素包括工作電壓、環(huán)境溫度、 I/O引腳的負(fù)載、產(chǎn)品的軟件配置、工作頻率、 I/O 腳的翻轉(zhuǎn)速率、程序在存儲器中的位置以及執(zhí)行的代碼等。本節(jié)中給出的所有運行模式下的電流消耗測量值，都是在執(zhí)行一套精簡的代碼。

睡眠模式下的典型電流消耗：

停機(jī)模式下的典型電流消耗和最大電流消耗：

I/O 狀態(tài)為模擬輸入。

待機(jī)模式下的典型電流消耗和最大電流消耗：

I/O 狀態(tài)為模擬輸入。

關(guān)機(jī)模式下的典型電流消耗和最大電流消耗：

I/O 狀態(tài)為模擬輸入。

1.32 喚醒時間

低功耗模式的喚醒時間：

2實驗

2.1 實驗說明

MM32L0130的RTC和SLCD外設(shè)都支持睡眠模式、停機(jī)模式、和待機(jī)模式。RTC模塊連接到EXTI部分用于低功耗喚醒信號，包括鬧鐘、喚醒單元、入侵事件。SLCD驅(qū)動模塊在不需要顯示的時候，可以完全關(guān)閉 SLCD 驅(qū)動以達(dá)到降低功耗的目的。

硬件使用靈動微電子設(shè)計的EVB-L0136開發(fā)板，板載LCD接口可以適配GDC0689液晶屏，以LCD中的6位數(shù)碼管顯示時間時、分、秒，在1s時間范圍內(nèi)完成喚醒并更新顯示數(shù)據(jù)即可，根據(jù)需要可以選擇停機(jī)模式和待機(jī)模式，待機(jī)模式功耗最低。在STOP模式下， VDD_Core域的所有時鐘都被停止， PLL、 HSI 和 HSE 振蕩器的功能被禁止，SRAM 和寄存器內(nèi)容被保留下來，喚醒之后繼續(xù)執(zhí)行進(jìn)入STOP模式指令之后的程序，可以保證各個任務(wù)順利運行，從STOP模式喚醒時間約為20us，時間相當(dāng)充分，且功耗較正常運行模式降低很多，這里選擇STOP模式。

GDC0689液晶屏全顯效果圖如下：

? ?

2.2 喚醒單元

RTC內(nèi)部包含周期性的喚醒單元，用于喚醒低功耗模式。

RTC 內(nèi)部包含一個 16 位的遞減計數(shù)單元，用于周期性產(chǎn)生喚醒標(biāo)志，該喚醒定時器可擴(kuò)展至 17 位。通過配置 RTC_CR 寄存器中的 WUTE 位使能。喚醒單元時鐘源：

2、4、8 或 16 分頻的 RTC 時鐘：

當(dāng)為 LSE 時，可配置的喚醒中斷周期介于 122μs 和 32s 之間，且分辨率低至 61μs。

fck_spre（通常為 1Hz 內(nèi)部時鐘）：

WUCKSEL[2：1]=10 時為 1s 到 18h；

WUCKSEL[2：1]=11 時約為 18h 到 36h。

當(dāng)遞減計數(shù)器計數(shù)到 0 時， RTC_ISR 寄存器的 WUTF 標(biāo)志會置 1，喚醒計數(shù)器會重載 RTC_WUTR寄存器值，通過軟件清零 WUTF 標(biāo)志。

使能 RTC_CR 寄存器中的 WTIE，當(dāng)計數(shù)到 0 時，會產(chǎn)生中斷輸出。

配置 RTC_CR 寄存器中的位 OSEL[1：0]等于 2， WUTF 連接到 RTC_ALARM 輸出。配置 RTC_CR寄存器的 POL 位選擇 RTC_ALARM 輸出極性。

注：系統(tǒng)復(fù)位以及低功耗模式（睡眠、停機(jī)和待機(jī)）對喚醒定時器沒有影響。

2.3 外設(shè)配置

關(guān)于SLCD和RTC的初始化配置在前面兩節(jié)微課堂已有相關(guān)描述，以下外設(shè)配置與應(yīng)用程序在前面代碼上進(jìn)行增添即可。

1）配置低功耗模式要先使能PWR時鐘：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_PWREN,ENABLE);

2）在要進(jìn)入STOP模式的代碼后調(diào)用相關(guān)庫函數(shù)，選擇低功耗模式，中斷喚醒：

PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower,PWR_STOPEntry_WFI);

3）RTC的時鐘源選擇LSE（32.768KHZ），可配置的喚醒中斷周期介于 122μs 和 32s 之間，且分辨率低至 61μs。此處對RTC時鐘進(jìn)行16分頻，1s計數(shù)2048個，配置喚醒定時器自動重裝載值為256，對應(yīng)125ms，該值越小，喚醒時間越短。

RTCCAL_WakeUpClockConfig(RTCCAL_WakeUpClock_RTCCLK_Div16);
RTCCAL_SetWakeUpCounter(256);

使能喚醒單元，使能RTC喚醒中斷：

RTCCAL_WakeUpCmd(ENABLE);
RTCCAL_ClearFlag(RTCCAL_FLAG_WUTF);
RTCCAL_ITConfig(RTCCAL_IT_WUT,ENABLE);

RTC&BKP 全局中斷與連接到 EXTI17，配置RTC中斷：

RTCCAL_NVIC_Config();

4）SLCD顯示，記錄當(dāng)前日歷和時間，使用LCD的6位數(shù)碼管顯示時分秒，左上方的4位數(shù)碼管顯示年份。

voidLCD_DisplayDataUpdate(void)
{
Number1=RTCCAL_tempTime.RTCCAL_Seconds;
Number2=RTCCAL_tempTime.RTCCAL_Minutes;
Number3=RTCCAL_tempTime.RTCCAL_Hours;

LCD_DisplayNumber1(0,'0'+Number3/10,0);
LCD_DisplayNumber1(1,'0'+Number3%10,0);
LCD_DisplayNumber1(2,'0'+Number2/10,0);
LCD_DisplayNumber1(3,'0'+Number2%10,0);
LCD_DisplayNumber1(4,'0'+Number1/10,0);
LCD_DisplayNumber1(5,'0'+Number1%10,0);

LCD_DisplayUnit(8,1);
LCD_DisplayUnit(9,1);

Number4=RTCCAL_tempDate.RTCCAL_Year;
LCD_DisplayNumber2(0,'2',0);
LCD_DisplayNumber2(1,'0',0);
LCD_DisplayNumber2(2,'0'+Number4/10,0);
LCD_DisplayNumber2(3,'0'+Number4%10,0);

}

5）獲取當(dāng)前日歷和時間，刷新顯示數(shù)據(jù)，F(xiàn)lag_GainData、Flag_DataUpdate均為時間標(biāo)志，這里間隔1ms獲取數(shù)據(jù)，間隔10ms刷新數(shù)據(jù)，F(xiàn)lag_WKUP是中斷喚醒標(biāo)志，數(shù)據(jù)刷新之后再次進(jìn)入STOP模式，等待喚醒，刷新時間是影響功耗的主要參數(shù)之一，需根據(jù)實際應(yīng)用進(jìn)行評估。

if(Flag_GainData==1)
{
Flag_GainData=0;
RTCCAL_GetDate(RTCCAL_Format_BIN,&RTCCAL_tempDate);RTCCAL_GetTime(RTCCAL_Format_BIN,&RTCCAL_tempTime);
}
if(Flag_DataUpdate==1)
{
Flag_DataUpdate=0;
LCD_DisplayDataUpdate();
if(Flag_WKUP==1)
{
Flag_WKUP=0;
SystemInit();
PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower,PWR_STOPEntry_WFI);
LED2_TOGGLE();
}
}

2.4 演示

板載LD2（綠色LED）閃爍，程序中LD2的控制引腳在從低功耗模式喚醒之后翻轉(zhuǎn)，閃爍表示此時處于低功耗模式進(jìn)入、喚醒狀態(tài)。LCD液晶屏顯示時、分、秒、年份。

本次微課堂在功能設(shè)計上僅是MM32L0130 SLCD與RTC在低功耗模式下的簡單應(yīng)用，如果對此感興趣者，可以自己配置RTC鬧鐘功能、SLCD閃爍模式，以及按鍵調(diào)整時間、蜂鳴提醒、LED顯示等進(jìn)一步完善相關(guān)功能。

審核編輯：湯梓紅