【RA4L1-SENSOR】07 低功耗待机模式及功耗实测

1. 前言

本次实验的目标是设置低功耗模式，并配置RTC周期中断唤醒，在时钟模式下保持低功耗。然后外接INA226电流计做功耗测试。

2. 电源管理——低功耗模式功能介绍

在很多应用场合中都对电子设备的功耗要求非常苛刻，如某些传感器信息采集设备，仅靠小型的电池提供电源，要求工作长达数年之久， 且期间不需要任何维护；由于智慧穿戴设备的小型化要求，电池体积不能太大导致容量也比较小，所以也很有必要从控制功耗入手， 提高设备的续行时间。 因此，RA芯片有专门管理设备的运行模式，确保系统正常运行，并尽量降低器件的功耗。

RA2L1支持3种低功耗模式：睡眠模式（Sleep Mode）、软件待机模式（Software Standby Mode）、贪睡模式（Snooze Mode）

2.1 睡眠模式

上电时，默认的低功耗模式即睡眠模式。睡眠模式是最方便的低功耗模式，它不需要任何额外的配置，只需要配置好用于唤醒的中断源。 在睡眠模式下，SRAM、处理寄存器和外设状态都会被保留，片上外设可以继续工作，进入睡眠模式以及从睡眠模式唤醒所消耗的时间都是极少的。 任何中断或者复位都会将MCU从睡眠模式下唤醒，并开始处理中断，这也包括Systick系统计时器，因此读者如果用到了RTOS， 进入睡眠模式前需要暂停Systick。

2.2 软件待机模式

在软件待机模式下，CPU以及大部分片上外设功能和所有内部晶振都停止工作。但是会保留CPU内部寄存器和SRAM数据的内容， 片上外设以及IO口的状态。软件待机模式可以显著降低功耗，因为大多数振荡器在这种模式下停止。 与睡眠模式一样，待机模式需要配置一个中断，并使用它来唤醒MCU。退出软件待机模式时，所有内部晶振都会被启动， 待所有晶振稳定后，MCU返回正常模式。

2.3 贪睡模式

贪睡模式与软件待机模式相似，但是在贪睡模式下，可以运行很多核心外设和所有时钟，可以执行一些比较简单的任务，与软件待机模式相比， 贪睡模式可以实现更加灵活的低功耗配置。

3. 软件部分

将先前的06_RTC_and_Button_Set_Time工程复制一份，重命名为07_Low_Power_Mode。

3.1 配置lpm 低功耗模式

新建stack，点击power中的Low Power Modes

双击g_lpm0 Low Power Modes，打开下方的属性界面。修改低功耗模式为修改为软件待机模式。

唤醒源配置3个：IRQ6、IRQ7和RTC Period

3.2 配置按键GPIO的中断请求IRQ

找到P000和P001，将它们的IRQ分别设置为IRQ6和IRQ7。

3.3 修改 LCD_Display_Task_entry.c

生成代码后，打开LCD_Display_Task_entry.c。

先在初始化部分增加开启LPM端口的函数R_LPM_Open(&g_lpm0_ctrl, &g_lpm0_cfg);

LCD_Init ();
    R_LPM_Open(&g_lpm0_ctrl, &g_lpm0_cfg);

再修改显示时钟部分的代码，在处理完LCD显示部分之后，调用R_LPM_LowPowerModeEnter(&g_lpm0_ctrl);进入低功耗模式 。

// 显示时钟
        if (adc_task_active == false && xSemaphoreTake(semphr_rtc_1s, 0))
        {
            RTC_getTime (&time);
            if (rtc_cnt > 10)
            {
                rtc_cnt = 0;
            }
            if (rtc_cnt <= 3) // 年月日显示4秒
            {
                // ...
            }
            else //时分秒显示7秒
            {
                // ...
            }
            rtc_cnt++;
            R_LPM_LowPowerModeEnter(&g_lpm0_ctrl);  //进入LPM
        }

4. 下载测试

下载到板子上，使用我自制电流分辨率2.5uA的INA226传感器模块，检测电压电流和功率，并用串口实时发送到电脑端，用VOFA软件绘制。下面是工作在ADC功能时的功率，为87mW。

工作在时钟模式下的功率如下图所示，在每秒之间的间隔时的整板功率65.5mW，每秒被RTC短暂唤醒后的功率为68mW。

在低功耗模式下，MCU的功耗是很低的，上面所展示的功耗是由外设（包括两个常亮的电源指示LED）以及各种转换芯片、LDO等工作功耗加起来的，算是开发板的静态功耗。

另外，读者可实验不在唤醒源中添加IRQ6和IRQ7，这样会导致按键触发极不灵敏，因为大部分时间MCU都在待机模式，没法处理按键任务。