CC2530的低功耗工作模式解析

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CC2530的低功耗工作模式解析

最近在研究CC2530的低功耗模式，从官方的文档Measuring Power Consumption of CC2530 With Z-Stack.PDF文档中大概了解下需要配置的内容，结合自己测试的经验，大概介绍下。使用Zstack的版本如下：

ZigBee 2007 Release
Version 2.5.1a
April 25, 2012

CC530的功耗模式情况如下：

(1)LITE Sleep,我们所说的PM2模式，功耗在ma级别，会被任务定时器或者外部中断唤醒（按键中断）

(2)Deep Sleep，PM3模式，功耗最低，在uA级别，当没有任务需要执行的时候，会进入；只能被外部中断或者Reset唤醒。

进入低功耗模式需要注意五点：

1，我们使用的环境是IAR，首先需要在编译选项中加入POWER_SAVING，使能低功耗模式；其他没有用到的可以去掉，比如串口，LCD等功能。我的配置如下，前面带x的表示该功能被屏蔽了；

NWK_AUTO_POLL
xZTOOL_P1
xMT_TASK
xMT_SYS_FUNC
xMT_ZDO_FUNC
xLCD_SUPPORTED=DEBUG
POWER_SAVING
xNV_RESTORE
xNV_INIT
xHOLD_AUTO_START

配置好之后，再osal_run_system()函数中才能调用进入低功耗的模式：

#if defined( POWER_SAVING )
  else  // Complete pass through all task events with no activity?
  {
//进入低功耗模式
osal_pwrmgr_powerconserve();  // Put the processor/system into sleep
  }
#endif

2，f8wConfig.cfg文件
-DRFD_RCVC_ALWAYS_ON=FALSE
-DPOLL_RATE=0//default 1000
-DQUEUED_POLL_RATE=0//default 100
-DRESPONSE_POLL_RATE=0//default 100
下面对着几个参数的介绍是从网上摘抄的，Z-stack工程End Point Device默认情况下为电源管理关闭，自动轮询消息这一功能是开启的。这里有四个轮询选项，每一个都由一个不同的时间延迟参数控制。当电源管理功能开启后（添加POWER_SAVING），任一个轮询选项的设置都会影响到睡眠模式。时间延迟的设置不能用于Deep Sleep中的轮询，因此限制了降低功耗。这三个轮询选项分别如下：
（1）Data Request Polling—周期性向父节点发送数据请求来轮询消息队列。轮询的时间间隔由NLME_SetPollRate()或gNWK_POLL_RATE设定，如果事先没有使能它，那么在调用时就立即进行轮询。
（2）Queued Data Polling—在收到数据指示后，就会向父节点请求消息。这个时间间隔可由NLME_SetQueuedPollRate()或gQUEUED_POLL_RATE设定。
（3）Response Data Polling—在收到数据确认指示后，就会向父节点请求响应消息，这个时间间隔可由NLME_SetResponsePollRate()或gRESPONSE_POLL_RATE设定。
函数说明：
NLME_SetPollRate()——设置/改变网络检测速率，仅终端设备可用。
NLME_SetQueuedPollRate()——设置/改变队列检测速率，仅终端设备可用。
NLME_SetPollRate()——设置/改变响应检测速率，仅终端设备可用。
如果只是使用默认的轮询频率进入睡眠态，则只能进入LITE sleep。为了进入DEEP sleep则必须将gNWK_POLL_RATE设为0，不让它反复轮询。设置这个三个选项可以实现多种轮询方式，例如，对于一个不需要接收消息的设备，在它加入网络后，就将这三个选项都设为0。如果APS层使用了ACK，则必需确保在消息发送后到收到ACK这一段时间内，轮询是使能的。在有的系统中，可能需要使用可变的轮询频率，根据具体应用而进行设置。
那其实在f8wConfig.cfg文件的最后还有一个轮询，-DREJOIN_POLL_RATE=440，从字面上理解，应该是当加入不成功的时候，会在440ms之后，重新寻找协调器，期待入网的操作。昨天我就是忽视了这个参数，正好昨天也只是给End Device上电做实验，没有给协调器上电，导致终端一直在rejoin,所以昨天看到的现象是进PM2，然后立刻又出来，之后又进入，反反复复。所以我们也可以把这个设置为0，这个也就是试用在没有协调器，只是用终端做实验的时候，通常如果可以入网，就不会440ms之后唤醒CC2530。
-DREJOIN_POLL_RATE=0//default 440

3，配置存在轮询的程序，或者说会产生定时器中断的程序
显然，类似我们定义的周期性发送数据的APS层任务，都属于这个范围，一般情况下会调用osal_start_timerEx函数启动下一次超时的时间，这样会导致系统只能进入PM2，超时之后会从PM2唤醒。这样的程序主要包括如下两部分：
（1）按键轮询程序
void InitBoard( uint8 level )
{
  if ( level == OB_COLD )
  {
// IAR does not zero-out this byte below the XSTACK.
*(uint8 *)0x0 = 0;
// Interrupts off
osal_int_disable( INTS_ALL );
// Check for Brown-Out reset
ChkReset();
  }
  else  // !OB_COLD
  {
/* Initialize Key stuff */
//HalKeyConfig(HAL_KEY_INTERRUPT_DISABLE, OnBoard_KeyCallback);//轮询方式
HalKeyConfig(HAL_KEY_INTERRUPT_ENABLE, OnBoard_KeyCallback);//中断方式
  }
}

按键程序，默认的方式是轮询方式，上面已经改为中断方式。

（2）SampleApp的任务当中，如果存在周期发送数据，可能存在如下类似结构的程序，我们要坚决屏蔽掉，
osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID,
                           SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT,
                           SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT );

4，最后要注意的地方是电源管理的属性
void osal_pwrmgr_init( void )
{
  //pwrmgr_attribute.pwrmgr_device = PWRMGR_ALWAYS_ON; // Default to no power conservation.
  pwrmgr_attribute.pwrmgr_device = PWRMGR_BATTERY;//电池供电
  pwrmgr_attribute.pwrmgr_task_state = 0;          // Cleared.  All set to conserve。所有的任务支持省电
}

默认情况下是电源总是保持打开的，我们需要切换为电池供电的方式。同时pwrmgr_task_state = 0表示所有的任务支持省电。

5，如果想做到更省电，需要将没有用到的外设关闭，普通IO内部上拉。

做到以上五点，CC2530 Zstack就可以实现真正的低功耗模式，目前只是用0.1ma的万用表测试了下，只能测试到最低0.1ma，之后会用精度更高的设备测试功耗。

修改电路之后遇到进入低功耗模式之后电流一直是3ma，很奇怪，一直以为是程序哪里的问题，最后仔细检查电路后，发现上拉了一个1K的电阻，上拉的电阻两边电压不一致，3V和GND，所以导致有大概3ma的电流，换成大阻值之后就可以得到更低的电流了。