AN77900 PSoC 3 and PSoC 5LP Low-power Modes and Power Reduction Techniques (Chinese).pdf

AN77900
PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和功耗降低技术
作者:Rodolfo Lossio
相关项目:有
相关器件系列:所有 PSoC 3 和 PSoC 5LP 器件
软件版本:PSoC Creator™ 2.2 SP1 或更高版本
要获取相关应用手笔记的完整列表,请单击此处。
AN77900 介绍了 PSoC® 3 和 PSoC 5LP 的低功耗模式和特性。主要内容包括 PSoC 功耗模式、电源管理 API 和寄存器、节
能技术以及其他低功耗模式注意事项。相关的 PSoC Creator™项目演示了这些原理。
目录
简介 ...................................................................................2
总结 ................................................................................. 13
各种功耗模式及其转换..................................................2
相关应用笔记................................................................... 13
唤醒源...........................................................................3
附录 A — 低功耗示例项目 ............................................... 14
活动模式的功耗降低 ..........................................................4
两个低功耗演示项目 ................................................... 14
关闭未使用的组件 .........................................................4
电压警报 — 无优化..................................................... 15
以更慢的采样率使用 ADC .............................................4
电压警报 — 优化 ........................................................ 15
使用 PSoC 控制电流路径..............................................4
附录 B — DVK 上的电源测量 .......................................... 16
动态更改时钟速度 .........................................................5
对 CY8CKIT-001 进行修改 ......................................... 16
使用 DMA 传输数据 ......................................................7
CY8CKIT-030 和 CY8CKIT-050 的修改 ...................... 17
使用功耗模式配置寄存器 ..............................................7
附录 C — 电源管理 API 和寄存器 .................................... 19
CyPmSaveClocks() .................................................... 19
CyPmRestoreClocks() ................................................ 19
CyPmAltAct() .............................................................. 19
CyPmSleep() .............................................................. 19
CyPmHibernate()........................................................ 19
组件低功耗 API........................................................... 19
其他功耗模式的注意事项 ...................................................7
频率更高的时钟可以降低功耗 .......................................7
低功耗模式下的 32 kHz 晶体 ........................................8
在 PSoC 睡眠模式下的低压中断 ...................................8
在 PSoC 睡眠模式下的 SegLCD ...................................8
PSoC 3 处于睡眠模式时的升压转换器 ..........................9
PSoC 5 LP 在睡眠模式下的升压转换器 ........................9
快速 IMO 启动............................................................. 10
PSoC 处于睡眠模式下的看门狗 .................................. 10
PSoC 处于低功耗模式时的 GPIO ............................... 10
PSoC 处于低功耗模式时的 SIO .................................. 10
寄存器的直接写操作 ................................................... 19
电源管理 API 流程图................................................... 21
电源管理 API 寄存器参考............................................ 22
文档修订记录................................................................... 24
全球销售和设计支持 ........................................................ 25
PSoC 处于低功耗模式时的数字模块 ........................... 11
PSoC 处于低功耗模式时的 VREF 源 .......................... 11
睡眠和休眠模式下的电压调节器 ................................. 12
编程期间功耗 .............................................................. 12
调试接口是否正在工作? ............................................ 12
近似功耗 .......................................................................... 13
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1
AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
简介
通过 PSoC 3 和 PSoC 5LP 的低功耗模式(尤其是与其他
功耗节省特性和技术一起使用),您可以降低总功耗,同时
保留其基本功能。
本应用笔记介绍了 PSoC 低功耗模式的基本原理,提供了
有关在活动模式下节省功耗方法的信息,并讨论了其他低功
耗模式下的注意事项。本文档假设您已经熟悉了 PSoC 3 和
PSoC 5LP 器件的架构和 PSoC Creator。本文档的末尾部
分详细提供了本应用笔记中所介绍的某些复杂主题的相关文
件列表。
各种功耗模式及其转换
PSoC 3 和 PSoC 5LP 器件具有四种工作模式:活动模式、
备用活动模式(AltAct)、睡眠模式和休眠模式。

活动模式是器件的主要工作模式,它是启动时的默认功
耗模式。活动模式消耗的电源最多。

备用活动模式模式与活动模式非常类似。它是活动模式
的备用电源配置。默认情况下,CPU 被禁用。

睡眠模式几乎禁用了所有子系统,从而降低平均电流消
耗(PSoC 3 的平均电流消耗为~1 µA 和 PSoC 5LP 的
平均电流消耗为~2 µA)。PSoC 3 的最大唤醒时间为
15 µs,PSoC 5LP 的最大唤醒时间为 25 µs。

休眠模式禁用了所有资源(最小绝对资源除外),这样
可以最大程度节能(PSoC 3 的~200 nA 和 PSoC 5LP
的~300 nA)。PSoC 3 的最大唤醒时间为 100 µs,
PSoC 5LP 的最大唤醒时间为 125 µs。
可以从活动和备用活动模式转换到任何其他模式。从睡眠和
休眠模式唤醒后常转换到活动模式,如图 1 所示。
图 1. PSoC 3 和 PSoC 5LP 的功耗模式转换
从一种功耗模式转换到另一种功耗模式会影响 PSoC 中所
有子系统的功能。PSoC Creator 提供的 API 有助于简化和
管理这些功耗模式的转换过程。
活动模式
任何有效唤醒或复位事件都会使 PSoC 器件返回到活动模
式并使能 CPU。返回到活动模式的操作通常是自动发生
的,因此不存在用于执行该转换的 API 函数。
退出活动模式的典型方法是调用低功耗模式的 API 函数。
这些函数会准备 PSoC 器件以进入低功耗模式,并更新用
于控制全局功耗模式设置的寄存器。更多详细信息,请参考
附录 C — 电源管理 API 和寄存器。您不需要通过调用 API
函数来退出活动模式,但强烈建议您进行该操作。
备用活动模式
进 入 备 用 活 动 模 式 的 典 型 方 法 是 调 用 API 函 数
CyPmAltAct()。如果有任何挂起中断,PSoC 器件将立
即返回到活动模式。
未屏蔽唤醒源引起一个中断时,PSoC 将自动返回到活动模
式。有关可用的唤醒源列表,请参考第 3 页上的表 1。通过
转换到睡眠或休眠模式,您也可以退出备用活动模式。
睡眠模式
进入睡眠模式的典型方法是调用 API 函数 CyPmSleep()。
如果存在任何挂起中断,PSoC 器件将立即返回到活动模
式。
由于 CPU 和大多数子系统停止工作,因此退出睡眠模式的
唯一方法是通过复位或唤醒事件。有关可用的唤醒源列表,
请参考第 3 页上的表 1。
休眠模式
进 入 休 眠 模 式 的 典 型 方 法 是 调 用 API 函 数
CyPmHibernate()。如果当前任何端口中断控制单元(
PICU)中断被挂起,那么 PSoC 器件将立即返回到活动模
式。
唯一退出休眠模式的方法是通过一个被使能的 PICU 中断或
硬件复位。
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
不同的低功耗模式支持部分唤醒源或所有唤醒源。表 1 显
示的是每个功耗模式中可用的唤醒源。
唤醒源
唤醒源分为三种:周期、异步和复位。
多个唤醒源

周期唤醒源包括中央时轮(CTW )、每秒一个脉冲
( OPPS ) 和 LCD 定 时 器 。 实 时 时 钟 ( RTC ) 和
SleepTimer 组件使用这些定时器。

异步唤醒源包括升压转换器、比较器、 I2C、LVI 和
PICU。

复位唤醒源包括外部复位(XRES)引脚和看门狗定时
器(WDT)。
PSoC 应用可以使用多个唤醒源。例如,当按下某个按键
(PICU)或内部温度过高(比较器)时,PSoC 器件需要
定期被唤醒,以检查电池状态(OPPS)。
要想配置多个唤醒源,通过将多个参数通过 OR(或)运算
结合起来调用功耗模式 API 函数。唤醒后,您必须读取中
断状态寄存器,以识别唤醒源。更多详细信息,请参考附录
C — 电源管理 API 和寄存器。
表 1. 低功耗模式和唤醒源
PSoC 3
唤醒源
备用活
动
PSoC 5LP
注释
睡眠
休眠



1
2

升压转换器











WDT


LVI




中断
CTW
SleepTimer
OPPS
RTC
FTW
PICU
比较器
I2C 地址匹配
段式 LCD 刷新
XRES




备用活动
睡眠
休眠

必须使用中断组件。

可以配置睡眠时间。















1













3

SleepTimer 使用 CTW。
需要 32 kHz 的晶体。
RTC 使用 OPPS。

所有未屏蔽引脚中断。
固定模块从设备地址匹配。
周期大小取决于设置。
3

如果未给 WDT 通知,它会生成一个
信号以便复位系统。
器件唤醒和复位。
1 LCD 低功耗性能不能同时与 CyPmSaveClocks()函数一起使用。
2 如果 PSoC 3 处于睡眠模式,升压转换器可以在活动模式或睡眠模式中运行。建议使用睡眠模式。
3 启动应用程序时,建议不使用休眠模式。应该使用睡眠模式。
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活动模式的功耗降低
以更慢的采样率使用 ADC
不能在低功耗模式下执行您的应用程序,它大部分时间要处
于活动模式。您不需要进入低功耗模式仍可以降低活动模式
下的平均功耗。
PSoC 中的 ADC 存在一些不同的电源配置文件。各种配置
文件会根据分辨率和采样率自动被使能。例如,当您切换电
源模式时,PSoC 3 中 DelSig ADC 的功耗大量变化,如图
2 所示。
关闭未使用的组件
图 2. PSoC 3 DelSig IDD 与采样率(已缓冲)
在活动模式下降低功耗的最简单方式是关闭未使用的组件。
在活动模式下可禁用的所有组件自身都有 API _Stop()函
数。该函数会立即停止组件执行的所有操作,并设置为它的
最低功耗状态。组件可能正在执行某个任务,因此在停止该
组件前,必须检查它的状态。
/* <Check task status.> */
/* Stop the component. */
MyComponent_Stop();
组件停止后,通过调用 Start 函数可以重新启动它。
/* Start the component. */
MyComponent_Start();
断电前必须保存其配置数据的所有组件,其自身都有 API
_Sleep()函数。Sleep 函数保存了所有必要的组件设置,然
后调用 Stop 函数。在某些情况下,Sleep 函数仅调用 Stop
函数。如果代码执行时间非常重要,那么请查看所生成的源
代码以确认您是否能调用 Stop 函数代替。
使用稍慢的采样率可明显降低功耗。这时,如果将 ADC 配
置为 16 位分辨率,则 10 ksps 和 12 ksps 之间的差值大约
为 1 mA。
/* < Check task status.> */
/* Sleep the component. */
MyComponent_Sleep();
更多有关选择合适采样率和分辨率的信息,请参考 DeltaSigma ADC 组件数据手册和 PSoC 3 和 PSoC 5LP 技术参
考手册(TRM)中介绍的内容。
/* <Do something else here.> */
使用 PSoC 控制电流路径
/* Wake the component. */
MyComponent_Wakeup();
您的 PCB 上可能有其他组件耗电,通过使用 PSoC 器件可
以控制这些组件中的电流。请注意,不能超过数据手册内所
列出的最大引脚源电流和灌电流。
当组件进入睡眠模式时,通过调用它的 Wakeup 函数可以
再次唤醒它。该函数会使组件恢复到其进入睡眠模式前的状
态。Start 函数也会使组件返回到操作状态,但组件被初始
化为默认状态。
如果需要考虑活动模式下的功耗,那么应该检查组件数据手
册以确定较慢的采样率是否能够明显降低功耗。
第 5 页上的图 3 显示的热敏电阻应用是属于这种情况的良
好示例。在这种情况下,PSoC 会通过使用模拟引脚上的电
压(热敏电阻的电压随温度的变化而变化)来测量温度。
Sleep 函数和 Stop 函数能够节省相同的功耗。它们之间只
是在组件是否需要从关闭时的准确位置恢复方面存在差别。
与本应用笔记相关的示例项目显示了如何使用 Stop/Start 和
Sleep/Wakeup 函数。
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图 3. 典型热敏电阻应用
图 5. 新项目的默认 IMO 和 PLL 设置
未使用 ADC 时,可以关闭它,但是外部组件还会消耗电
能,因为电阻器和热敏电阻中的电流没有被停止。PSoC 的
一种简单解决方案是使用第二个引脚作为接地开关,如图 4
所示。
如果禁用了 PLL 并将 IMO 设置为 3 MHz,便可以降低电流
消耗。这对空项目来说很好,但您的应用需要的时钟速度更
快。
图 4. 使用 GPIO 作为接地开关
例如,如果将 16 位 ADC 的多采样模式设置为 1 万次采样/
秒,那么主设备时钟的运行频率至少要 12 MHz,如图 6 所
示。为了实现该操作,您可以将 IMO 的运行频率设置为
12 MHz 或将 PLL 的最小频率设置为 24 MHz。
图 6. 警报 — ADC 设置的时钟太慢
在该配置中,通过将‘1’写入到 Pin_3 上可以停止电流循
环。写入‘0’便恢复电流循环。这种省电技术仅使用了一
个引脚和几行代码。
动态更改时钟速度
PSoC 3 和 PSoC 5LP 能够在运行期间更改时钟速度。这样
您可以在大部分时间内将这些时钟的速度设置为更慢,并且
在需要进行复杂操作时增大它们的速度。
在新的项目中,默 认时钟设 置为 3 MHz 内 部主振荡器
(IMO),该 IMO 用于为一个 24 MHz 的 PLL 提供时钟,
如图 5 所示。
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当 ADC 未 进 行 采 样 时 , 可 以 将 该 项 目 的 IMO 设 置 为
3 MHz。因此您只需要禁用 PLL 并将 IMO 在 3 MHz 和 12
MHz 之间进行切换。
PSoC Creator 需要您配置各种时钟,以支持您项目中所有
组件的速度。在该示例中,您必须将默认配置设置为
12 MHz,如第 6 页上的图 7 所示。
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图 7. 动态更改时钟设置
在该示例中,系统被初始化后,时钟频率能够立即降低到
3 MHz 。 仅 在 ADC 进 行 采 样 时 , 该 频 率 才 会 递 增 到
12 MHz,如图 8 所示。
图 8. 时钟更改示例的流程图
Startup
If possible, system
initialization should take
place before reducing
clock speed.
Initialize System
SlowDownClocks()
完成该设计中所有设置操作后,您可以写入到固件来更改时
钟速度。该示例使用了三个 API 函数来准确配置 PSoC:

CyIMO_SetFreq() — 该函数设置了 IMO 时钟的频
率。

CyFlash_SetWaitCycles() — 该函数计算和设置
等待周期数量,从而能够正常进行闪存读写操作。

A timed event or
asynchronous interrupt
could trigger an ADC
measurement.
Perform
Other Tasks
SpeedUpClocks()
CyDelayFreq() — 该函数计算和设置准确定时
CyDelay 操作所需要的周期数量。
Take ADC
Measurement
其他时钟没有自动被更改。您必须通过添加代码来调整它们
的设置。有关用于调整这些设置的 API 和寄存器的信息,
请参考组件数据手册和系统参考指南中介绍的内容。
您可以通过创建两个函数来更改 IMO 速度:
void SlowDownClocks(void)
{
/* Set IMO frequency to 3MHz. */
CyIMO_SetFreq(CY_IMO_FREQ_3MHZ);
/* Set Flash wait to 3MHz. */
CyFlash_SetWaitCycles(3);
/* Set CyDelay frequency to 3MHz. */
CyDelayFreq(3000000);
/* Change any other active clocks. */
OtherClock_SetDivider(0); /* 3MHz/1 */
}
void SpeedUpClocks(void)
{
/* Set IMO frequency to 12MHz. */
CyIMO_SetFreq(CY_IMO_FREQ_12MHZ);
/* Set Flash wait to 12MHz. */
CyFlash_SetWaitCycles(12);
/* Set CyDelay frequency to 12MHz. */
CyDelayFreq(12000000);
/* Change any other active clocks. */
OtherClock_SetDivider(3); /* 12MHz/4 */
}
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The ADC could also
be powered down
while not active.
SlowDownClocks()
时钟速度调整功能可以与其他节能技术一起使用,用于降低
平均电流消耗(不需要使用低功耗模式)。
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使用 DMA 传输数据
其他功耗模式的注意事项
如果卸载 CPU 任务、停止 CPU 操作或使它并行处理其他
任务,那么可以节省功耗。PSoC 3 和 PSoC 5LP 具有一个
DMA 引擎,可以在活动或备用活动模式下使用该引擎来传
输数据(不需要 CPU 的干预)。
本节讨论了有关使用 PSoC 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式的
各种提示、技巧和建议方法。
在图 9 中的示例内,转换过程完成时,ADC 将触发 DMA
传输。DMA 引擎将 ADC 结果转移到另一个位置(无需使
用 CPU),然后它会触发一个中断来表明该传输已经完
成。
在某些情况下,使用频率更高的时钟确实可以降低平均电流
消耗。例如,PSoC 需要每秒进行一次读取传感器、执行解
析和计算操作,然后将结果发送给其他器件。
频率更高的时钟可以降低功耗
当 PSoC 处于空闲状态时,您可以使用睡眠模式来降低功
耗,但是由于活动模式的工作时间,平均电流消耗将更大。
图 10 是该示例的电流消耗图示,其中系统时钟频率为
3 MHz。
图 9. ADC 完成后触发的 DMA
DMA 使用的主题较复杂,所以本文档没有详细说明该主
题。更多有关示例项目和应用笔记的信息,请访问
http://www.cypress.com 网站。
Current
图 10. 时钟频率为 3 MHz 时的示例电流分析
Average
Current
Sleep
使用功耗模式配置寄存器
Time
Active
如果您要查看 PSoC 唤醒时所执行的任务,通过系统时钟执
行的速度越快,完成时间则越早。这样可以降低消耗的平均
电流,因为 PSoC 器件在活动模式下的时间更短。第 7 页上
的图 11 显示的是活动模式下的时序图,被分为多个任务。
根据项目设置,PSoC Creator 可生成用于功耗模式配置寄
存器的一组默认值。这些值被存储在 cyfitter_cfg.c 文件
内,并且在启动时被加载到寄存器内。通过将这些值写入到
寄存器内,您可以在运行时间内更改该配置。
图 11. 工作频率为 3 MHz 时在活动模式下执行的任务分析
/* Disable Opamp1 */
CY_SET_REG8(CYDEV_PM_ACT_CFG4,
CY_GET_REG8(CYDEV_PM_ACT_CFG4) && 0xFD);
新的设置立即生效,但复位后,它将被失效。另外,子系统
中的中断会自动将这些寄存器中的某些位设置为‘1’。
最好替换为调用组件 API 中的 Stop 函数,因为它始终被映
射到正确的物理子系统内。PSoC 3 和 PSoC 5LP 寄存器技
术参考手册介绍了功耗模式配置寄存器的位图。
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Current
在活动或备用活动模式下,您可以使用功耗模式配置寄存器
来 控 制 大 多 数 子 系 统 的 电 源 。 在 活 动 模 式 下 , 14
PM_ACT_CFGx 寄 存 器 用 于 控 制 电 源 和 时 钟 。 14
PM_STBY_CFGx 寄存器适用于备用活动模式。
A
B
C
A – Wake from sleep.
B – Read sensor data.
C – Manipulate data.
D – Transmit result.
E – Go back to sleep.
D E
Time
7
AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
即使系统时钟频率上升,某些任务所需要的时间不变, 如
传感器读取和数据传输。 但如果 CPU 执行的速率越快,其
他任务需要的时间也越短。
有时,虽然在活动模式下执行时间很短,但是运行时钟频率
更高,功耗会很大。假设最佳速度为 12 MHz,如图 12 所
示。
图 12. 工作频率为 12 MHz 时,在活动模式下执行的任务分
析
低功耗模式下的 32 kHz 晶体
当 PSoC 器件处于睡眠模式时,可以配置 32 kHz 晶体, 从
而在低功耗模式下进行操作。它被默认配置为按正常功耗进
行操作。使用 main()函数上部分的函数使能该功能:
CyXTAL_32KHZ_SetPowerMode(1);
在活动模式和备用活动模式期间,该晶体继续以正常功耗进
行操作。在休眠模式下,它被禁用。在降低功耗模式下的电
流比正常模式下的电流小~1 uA。
更多有关该函数的信息,请参阅系统参考指南。
在 PSoC 睡眠模式下的低压中断
Current
可使用低压中断(LVI)子系统将 PSoC 器件从睡眠模式唤
醒。器件被使能时,该系统所消耗的电流为~1 µA。如果您
的应用程序在活动模式下使用了 LVI,但在睡眠模式下不需
要该系统,那么可以通过禁用它来节省功耗。使用以下 API
函数来禁用该性能:
A B
C
CyVdLvDigitDisable(); /* Digital LVI */
CyVdLvAnalogDisable(); /* Analog LVI */
DE
A – Wake from sleep.
B – Read sensor data.
C – Manipulate data.
D – Transmit result.
E – Go back to sleep.
器件被唤醒后,可以使用下面的函数重新使能该性能:
Time
CyVdLvDigitEnable(<Reset>,<Threshold>);
CyVdLvAnalogEnable(<Reset>,<Threshold>);
在活动模式下的运行时间大概等于系统时钟频率较慢时所需
运行时间的一半。图 13 显示的是当时钟频率更快时,峰值
电流消耗更大,但总体平均功耗却更低。
图 13. 时钟频率为 12 MHz 的示例电流分析
默认情况下,LVI 子系统被禁用。更多有关这些函数的信
息,请参阅系统参考指南。
在 PSoC 睡眠模式下的 SegLCD
直接驱动段式 LCD(SegLCD)组件具有一个低功耗配
置,通过它能够确保 PSoC 器件处于睡眠模式时,LCD 被
刷新,如图 14 所示。
Current
图 14. SegLCD 配置向导
Average
Current
Sleep
Time
Active
通过采用本应用笔记中的其它建议,您还可以降低峰值电
流。
有关 PSoC 时钟的更多信息,请参考 PSoC 3 和 PSoC 5LP
时钟资源应用笔记。
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8
AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
不能使用 CyPmSaveClocks()函数,并且必须配置项目以
便使 SegLCD 的工作频率为 12 MHz,使之能够在睡眠模式
下正常操作。这是因为 CyPmSaveClocks()函数关闭了该
组件所使用的数字时钟,CyPmSleep()函数会设置系统时
钟,以便获得由 IMO 提供的 12 MHz 时钟。
PSoC 3 数据手册与 TRM 提供了升压子系统的其他信息。
有关升压转换器组件的更多信息,请参考升压转换器组件数
据手册和系统参考指南。
PSoC Creator 包含两个 SegLCD 示例项目, 用于说明
SegLCD 在活动模式和睡眠模式下的操作。请参考这些项
目,从而深入了解如何在一个系统中实现处于睡眠模式的
SegLCD 组 件 。 更 多 有 关 信 息 , 请 参 考 AN52927 —
PSoC 3 和 PSoC 5LP 段式 LCD 直接驱动。
PSoC 5LP 处于任何功耗模式时都可以使用 PSoC 5LP 升
压转换器。它有两种操作模式:

如果该芯片处于活动、备用活动或睡眠模式,那么升压
转换器将进入升压活动模式。在该模式下,升压转换器
监测着输出电压并支持所有 PSoC 功能。
PSoC 3 处于睡眠模式时的升压转换器

升压睡眠模式是一个低功耗状态,在该模式下,所有升
压转换器的功能均被禁用。必须唤醒 PSoC 器件,并
使升压转换器进入活动模式,以便刷新电压调节器的电
源。
PSoC 3 处于任何功耗模式时都可以使用 PSoC 3 升压转换
器。它有两种操作模式:
PSoC 5 LP 在睡眠模式下的升压转换器

PSoC 3 处于活动模式或备用活动模式时,该升压转换
器将使用升压活动模式。在该模式下,升压转换器监测
着输出电压并支持所有 PSoC 功能。
不建议在芯片处于休眠模式期间使用升压子系统。芯片在休
眠模式(而不是睡眠模式)下节省电能较小,因为与芯片的
其余部分相比,升压转换器消耗的电能更多。

升压待机模式是一个低功耗状态,在该模式下,升压转
换器会为 PSoC 器件提供足以在睡眠模式下运行的电
源。
如果升压转换器处于升压待机模式并为 PSoC 器件供电,
那么 PSoC 器件在活动或备用活动模式下运行时间不能超
过几毫秒(具体时间取决于配置)。使 PSoC 器件进入睡
眠模式前,应立即将升压转换器从升压模式切换到睡眠模
式。必须周期性地唤醒 PSoC 器件,并使升压转换器切换
到活动模式,以确保 PSoC 5LP 内部电压调节器保持充电
状态。
不建议在芯片处于休眠模式期间使用升压转换器。芯片在休
眠模式(而不是睡眠模式)下节省的电能较小,因为与芯片
的其余部分相比,升压转换器消耗的电能更多。
如果升压转换器处于升压待机模式,那么 PSoC 器件在活
动或备用活动模式下的运行时间不能超过几毫秒(具体时间
取决于配置)。使 PSoC 器件进入睡眠状态前,立即将升
压转换器从升压模式切换到待机模式。器件唤醒后,应尽快
将升压转换器从升压模式切换到活动模式。
/* Set system clocks for low power. */
CyPmSaveClocks();
/* Set boost to Standby mode. */
BoostConv_SetMode
(BoostConv_BOOSTMODE_STANDBY);
/* Sleep PSoC 3 until wakeup event. */
CyPmSleep
(PM_SLEEP_TIME_NONE,
PM_SLEEP_SRC_BOOSTCONVERTER);
/* Restore boost to Active mode. */
BoostConv_SetMode
(BoostConv_BOOSTMODE_ACTIVE);
/* Restore system clocks. */
CyPmRestoreClocks();
/* Set system clocks for low power. */
CyPmSaveClocks();
/* Set boost to Standby mode. */
BoostConv_SetMode
(BoostConv_BOOSTMODE_SLEEP);
/* Sleep until boost refresh is needed. */
CyPmSleep
(PM_SLEEP_TIME_NONE, PM_SLEEP_SRC_CTW);
/* Restore boost to Active mode. */
BoostConv_SetMode
(BoostConv_BOOSTMODE_ACTIVE);
/* Restore system clocks. */
CyPmRestoreClocks();
PSoC 5LP 数据手册与 TRM 提供了升压子系统的其他信
息。有关升压转换器组件的更多信息,请参考升压转换器组
件数据手册和系统参考指南。
外部 32 kHz 晶体用于为转换器在睡眠模式下执行自动刷新
(或“thump”)操作提供时钟。如果使用 API 函数使升压
转换器进入待机模式,那么“thump”将被默认使能。
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9
AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
快速 IMO 启动
PSoC 处于低功耗模式时的 GPIO
PSoC 3 和 PSoC 5LP 具有快速 IMO(FIMO)性能,通过
该性能可以使 IMO 的启动频率为 48 MHz,从而加快启动
器件的速度。因此器件启动时所消耗的电流大于正常运行时
的电流。在 PSoC Creator 项目的 Design-Wide Resources
(设计范围资源)文件中,默认使能了该性能,如图 15 所
示。
当 PSoC 器件处于低功耗模式时,可以继续驱动 GPIO。在
下述情况下,该功能非常有用:您需要在某个固定电平上保
持外部逻辑,但是如果引脚不需要拉电流或灌电流,这样会
浪费功耗。
图 15. “.cydwr”选项卡中的快速 IMO 选项
您应该分析系统设计,并确定 GPIO 在低功耗模式下的最佳
状态。如果保持数字输出引脚为逻辑 1 或逻辑 0 是最佳选
择,那么可以使用引脚组件的 Write 函数来设置它。
/* Set MyPin to ‘0’ for low power. */
MyPin_Write(0);
应配置所有未使用的 GPIO 为模拟高阻状态,除非有特殊原
因需要使用其他驱动模式。如果所有与引脚组件相关的物理
引脚都被配置为模拟高阻态,那么您可以使用组件的
SetDriveMode 函数。
/* Set MyPin to Alg Hi-Z for low power. */
MyPin_SetDriveMode(MyPin_DM_ALG_HIZ);
如果只需要更改某些与引脚组件相关的引脚,那么可以写入
到端口引脚配置寄存器内。PSoC 器件上的每个 GPIO 引脚
都有一个相应的寄存器。
禁用该性能可降低启动时所需电流,但会延长器件的启动和
初始化时间。请参考 PSoC 3 与 PSoC 5LP 架构 TRM 的
“时钟系统”一节,以深入了解 FIMO 性能和它对启动时间
的影响。
/* Set P6[3] to Alg HiZ for low power. */
CY_SET_REG8(CYREG_PRT6_PC3,
CY_GET_REG8(CYREG_PRT6_PC3) & 0xF1);
看门狗定时器可运行在活动、备用活动以及睡眠模式下。低
功耗看门狗具有三个主要的行为选项:
借助于 PSoC 3 和 PSoC 5LP 的灵活性,用户可方便管理
GPIO 驱动模式,避免不必要的漏电流。请参考 AN72382
— 使用 PSoC 3 和 PSoC 5LP GPIO 引脚,以获得更多信
息。

无变化 — 看门狗继续以特定间隔运行,达到该间隔前
必须清空看门狗。
PSoC 处于低功耗模式时的 SIO

最大间隔 — 看门狗继续运行并被清空,但间隔被设为
最大值(1024 个计时)。唤醒器件后看门狗将首次被
清空,此时间隔将被设为原始值。

禁用 — 在 PSoC 器件处于低功耗模式期间,看门狗将
被禁用。器件被唤醒时,看门狗被使能并以特定间隔运
行。
使 PSoC 器件进入睡眠模式来降低 PSoC 睡眠电流前,应
使特殊输入/输出(SIO)引脚进入单端模式。在单端模式
下,SIO 消耗的电流较大,大概为 100 µA。为了使 SIO 进
入单端模式,可以使用寄存器 PRT12_SIO_CFG,并将特
殊 SIO 对的位设置为零。PSoC 器件退出睡眠模式后,这
些位将被设置为先前的值。表 2 显示的是 SIO 配置寄存器
的说明内容。
PSoC 处于睡眠模式下的看门狗
建议使用 API,以确保按需配置看门狗。“最大间隔”选项
在 PM_WDT_CFG 寄存器中被默认设置。
看门狗在休眠模式下无效。从休眠模式唤醒后,它将被复
位,但它的行为与用户硬件中定义的配置不匹配。
更多有关看门狗定时器的操作及相关 API 的信息,请参考
PSoC 3 和 PSoC 5LP 架构 TRM 和系统参考指南中的内
容。
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表 2. PRT12_SIO_CFG 寄存器
SIO[7:6]
SIO[5:4]
SIO[3:2]
SIO[1:0]
位7
位5
位3
位1
位6
位4
位2
位0
请参考 AN60580 — PSoC 3/PSoC 5LP 中的 SIO 提示与技
巧,以获得更多信息。
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
图 18. 每次器件被唤醒时存在的控制寄存器干扰
PSoC 处于低功耗模式时的数字模块
PSoC 器件处于睡眠和休眠模式期间,某些子系统始终处于
关闭状态。将这些子系统连接到保持充电(打开)状态的其
他子系统可导致意外行为。
图 16 显示的是控制寄存器,该寄存器用于设置 GPIO 引脚
的 输 出 ( 其 他 引 脚 和 时 钟 用 于 指 示 PSoC 器 件 已 被 唤
醒)。
Pin glitches at wakeup.
Pin
ClkOut
图 16. 用于设置引脚输出的控制寄存器
Clock drives in Active mode.
在这种情况下,应该直接控制引脚,而不是通过控制寄存器
来控制它。
PSoC 处于低功耗模式时的 VREF 源
在芯片处于低功耗模式期间,引脚会持续驱动它的最终状态
(高电平),但包含控制寄存器的物理模块被断电。当
PSoC 器件被唤醒并恢复为数字模块供电时,控制寄存器位
将被重新设置为‘0’。然后,连接着控制寄存器的引脚会
从高电平输出切换为低电平输出,如图 17 所示。
图 17. 控制寄存器不会持续整个芯片睡眠模式过程
在 PSoC 中,在睡眠或休眠模式期间,VDDA、VDDD、和
VBAT 保持连接状态,但其他 VREF 源则不会保持该状态。
此外,VDDA/2 参考电压保持有效状态,但电压分频器则断
开连接。如果在睡眠或休眠模式期间需要参考电压,必须使
用一个外部源。
图 19 显示的是这种情况的示例。将比较器配置为唤醒源,
它拥有一个连接到负端的 VREF 组件。
图 19. 在低功耗模式下不能使用 Vref
Pin stays LOW at wakeup.
Pin
ClkOut
Clock drives in Active mode.
即使在唤醒器件时将控制寄存器位设置为‘1’,仍然会发
生干扰。这是由于在固件可以进行修改前,器件唤醒期间引
脚逻辑在短时间内仍保持为‘0’,如图 18 所示。
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只要 PSoC 器件处于活动或备用活动模式,这种情况便可
行,只是在低功耗模式下 Vref 会断开连接。因此当负端处
于悬空状态时,器件会被间歇性唤醒,如图 20 所示。
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
图 20. 比较器输入处于悬空状态时器件被间歇性唤醒

在睡眠模式下的电压调节器为组件提供足够大的电源,
从而可以进行快速唤醒并满足子系统的要求,这些子系
统在深度睡眠模式下保持为活动状态。

在休眠模式下,休眠电压调节器所提供的电源仅满足用
于保持最基础的寄存器、存储器以及锁存器的逻辑状
态。
可以在 VCCD 和 VCCA 引脚上获得睡眠电压调节器的输
出,但它提供的电流仅满足为内部 PSoC 资源供电。不应
该使用睡眠电压调节器来进行任何其他目的。
休眠电压调节器不给 VCCD 和 VCCA 网络供电,所以无法
观察到它的输出。
编程期间功耗
编程期间,PSoC 3 和 PSoC 5LP 消耗的电流约为 14 mA。
这是因为时钟和 CPU 运行时编程和调试逻辑同时被使能。
通过提供外部参考电压可解决该问题,如 图 21 所示。
PSoC 器件处于睡眠模式期间,该参考电压保持为有效状
态,因该比较器唤醒源可以按要求运行。
如果您的设计不能提供该级别的电流,那么在编程或调试期
间,必须通过外部源(如给 MiniProg3)为 PSoC 器件供
电。请参考 PSoC Creator Help 文件,深入了解如何配置
MiniProg3,以为 PSoC 供电。
图 21. 在低功耗模式下使用外部 Vref
调试接口是否正在工作?
PSoC 3 和 PSoC 5LP 支持片上调试。在调试模式下,实际
消耗的电流可能会大于您的预期值。这种情况很正常,因为
编程和调试接口在所有低功耗模式下均保持活动状态。
如果调试引脚被设置为 SWD 或者 JTAG 模式,并且连接了
MiniProg3 ,即使 PSoC 器件并不处于调试模式,功率测量
仍可能存在误差。
在所有出厂的芯片上,调试接口引脚均被设置为 GPIO 模
式,但是新的 PSoC Creator 项目会默认将它们设置为
SWD 模式。只能在编程过程中更改控制着调试接口的寄存
器。通过使用 PSoC Creator 项目.cydwr 文件内的 System
选项卡,将引脚设置为 GPIO 模式,如图 22 所示。
图 22. 禁用调试接口从而降低功耗
输入终端需要的电流很小,因此可以使用较大的电阻来限制
通过分频器流失的电源。
睡眠和休眠模式下的电压调节器
PSoC 3 和 PSoC 5LP 有两个低功耗电压调节器,它们用于
保持在睡眠和休眠模式下的逻辑状态。
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
即使引脚被设置为 GPIO 模式,您仍可以对它们进行编程和
调试。如果调试接口被禁用,必须经过复位后才能访问
PSoC 器件内的调试控制器。因此不能将正在执行的项目连
接到调试器上。
相关应用笔记
建议将所有发行产品的调试接口引脚设置为 GPIO 模式。更
多有关编程和调试的信息,请查看器件数据手册和 TRM 内
容。

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AN86233 — PSoC 4 低功耗模式和降低功耗技术
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AN54460 — PSoC 3 和 PSoC 5LP 的中断
近似功耗
器件数据手册和组件数据手册提供了充足的信息用于估算给
定项目的功耗。为了简化该过程,还提供了一个电子表格,
该表格包含内部组件较大工作范围对功耗的典型要求。可以
在 赛 普 拉 斯 网 页 上 找 到 该 电 子 表 格
(PSoC3_5_Power_Estimator.xls),该网页还提供了本应
用笔记 — AN77900。由于各项目不同,所以该电子表格所
提供的功耗计算只是一个估算值,但该估算值比较接近实际
值,它足以在完成设计前提供良好的反馈。该电子表格中包
含几个选项卡,请确保在输入数据前,您已经仔细阅读了
Instructions 选项卡。
总结
好的想法和良好的设计可能导致最终的功耗并不相同。通过
使用在 PSoC 3 和 PSoC 5LP 中的多个节省功耗的技巧,
您可以优化设计,并确保它消耗的功耗最低。
这些应用笔记提供了有关本文档中未完整说明的主题的更多
信息:
AN54181 — PSoC 3 入门
AN77759 — PSoC 5LP 入门
AN77835 — 从 PSoC 3 升级到 PSoC 5LP 的指南
AN84741 — 从 PSoC 5 升级到 PSoC 5LP 的指南
AN61290 — PSoC 3 和 PSoC 5LP 硬件设计中的注意
事项
AN60616 — PSoC 3 和 PSoC 5LP 的启动过程
AN60631 — PSoC 3 和 PSoC 5LP 的时钟资源
AN72382 — 使用 PSoC 3 和 PSoC 5LP GPIO 引脚
AN60580 — PSoC 3/PSoC 5LP 中 SIO 的提示和技巧
AN52705 — PSoC 3 和 PSoC 5LP — DMA 入门
AN52927 — PSoC 3 和 PSoC 5LP — 段式 LCD 直接
驱动
关于作者
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姓名:
Rodolfo Lossio
职务:
系统工程师高级职员
背景:
Rodolfo Lossio 获得
联系地址:
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
附录 A — 低功耗示例项目
使用 PSoC 是熟悉它的最佳选择之一。四个示例项目都与本应用笔记相关。它们是同一个 PSoC Creator 工作区中的所有组成部
分,可以运行于同一个开发套件(DVK)硬件设置上。
表 3. PSoC 演示唤醒源
两个低功耗演示项目
这些项目展示了 PSoC 3 和 PSoC 5LP 功耗模式转换和唤
醒源。通过将 Port 0 引脚设置为一个特定值来选择功耗模
式和唤醒源。在 P2[7]的下降沿上,PSoC 器件能够执行代
码,从而演示所选定的配置,如图 23 所示。
模式
唤醒源
活动模式
无
备用活动模式
PICU
图 23. PSoC 低功耗演示流程图
RTC
睡眠模式
Boot
PICU
RTC(使用 OPPS)
SleepTimer(睡眠定时器 — 使用 CTW)
Initalization
CTW(仅适用于 PSoC 3)
比较器
I2C 地址
ModeSelect
Interrupt?
No
Yes
Update
LCD Text
No
Button
Interrupt?
LCD(未实现)
休眠模式
PICU
自定义
无(由用户定义)
该代码演示了本应用笔记中介绍的原则和技巧。尚未尝试优
化该代码的大小和速度。在该项目的原理图和源文件内提供
了项目使用指导内容。
Yes
Low-Power
Mode Demo
这些项目演示了所有通用睡眠和休眠唤醒源。SegLCD 在
PSoC Creator 中拥有自己的示例项目,并且在本应用笔记
的主要内容中详细说明了睡眠模式期间的升压调节。只展示
了两个备用活动源,因为在睡眠模式下它们基本相同。表 3
列出了这些示例项目所演示的功耗模式和唤醒源。
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
电压警报 — 无优化
电压警报 — 优化
该项目使用 PSoC 3 器件展示了简单的电压测量和警报系
统,如图 24 所示。尚未针对低功耗优化该项目。默认时钟
和全局功耗设置保持不变,并未使用任何低功耗模式。
该项目演示了一个示例,该示例使用与上述的电压测量和警
报示例相同的基本功能。实现了一些低功耗优化以降低功
耗,如图 25 所示。
DelSig ADC 读取模拟输入端的值,并且读取结果将显示在
LCD 上。RTC 组件也进行操作,并且时间值被显示在 LCD
上。如果输入上的电压超过已定义的等级,则 LED 将开始
闪烁发光,并且“Alarm”(警报)将显示在 LCD 上。
图 25. 警报系统 — 优化
Boot
图 24. 警报系统 — 未优化
Initalization
Initalization
XRES
XRES
Boot
Enter AltAct
Wake From
OPPS Interrupt
Measure ADC and
Update LCD
Measure ADC and
Update LCD
该项目的原理图和源文件内提供了项目使用指导内容。
该项目的原理图和源文件内提供了项目使用指导内容。
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
附录 B — DVK 上的电源测量
赛普拉斯开发套件(DVK)演示了 PSoC 器件提供的模拟和数字功能。DVK 未经优化,因此不便测量 PSoC 器件的电流消耗。
本附录介绍了如何修改 CY8CKIT-001、CY8CKIT-030 和 CY8CKIT-050 电路板,从而正确测量 PSoC 电源。进行修改前,请确
保您已经熟悉了这些电路板的原理图。在单独套件的网页上提供了各种原理图。
对 CY8CKIT-001 进行修改
下列步骤演示了如何修改 CY8CKIT-001 开发板从而正确测量电流。这里介绍的配置将单个电源轨应用给 VDDD、VDDA 和
VDDIO。通过将仪表串连到 PSoC VDDD 引脚可以测量电源。
1.
移除 J2、J3、J4、J5、J6、J7、J10 和 J11 上的跳线器。
2.
将 J6 的中心引脚与 J7 的中心引脚短接,从而使 VDD_DIG 与 VDD_ANLG 网络相连。
3.
将 J2、J3、J4 和 J5 的中心引脚与 J6 的中心引脚短接,从而使 VDDIO 网络与 VDD_DIG 相连。
4.
将 J11 的引脚 1(“VR”字上面)与 J10(“RS232”字旁边)的引脚 1 短接。这样,VDD 网络(而不是 VDD_ANLG)
将给电位器 R20 供电。
5.
将万用表的低电平端连接到 J7 的中心引脚。
6.
将万用表的高电平端连接到 VDD 监测点。
注意: 如果您的工作电压为 5 V,那么无需进行其他修改。如果工作电压为 5 V,LCD 电平转换器电路可以给 PSoC I/O 引脚供
电并降低在睡眠或休眠模式期间的功耗。下列步骤可防止发生这种情况,并允许字符 LCD 在 PSoC 器件的工作电压为 3.3 V 或
5 V 时正常工作。预先警告,进行该修改时需要切断 PCB 上的走线。第 17 页上的图 26 显示了下列步骤中介绍的连接端。
7.
切断经过开发板顶层上文字“R32”的走线。在走线转向 R40(附近没有任何过孔或组件)前,建议切断经过“R32”文字
的走线。
8.
再次切断经过文字“R38”和文字“RESRV14”间的同一条走线。切断这两条导线会使高侧移位器信号上的上拉电阻断开
与 VCC_LCD 网络的连接。
9.
在离文字“RESRV14”最近的一侧,刮掉切断导线处的阻焊膜,露出铜箔用于焊接。
10. 将 R40 底盘(“R40”文字下方)中的跳线焊接到前一步骤刮掉阻焊膜的铜箔上。该操作会绕过前两次切断操作所断开的
部分,并将 LCD 模块的电源重新连接至 J12 的中心引脚上。
11. 将 R39 焊针(“R39”文字下方)中的跳线焊接到 C22 的焊盘上(U7 的圆孔丝印旁边)。这样会将高侧移位器的上拉电阻
和参考引脚连接 3.3 V 的电压。
12. 将 J12 上的跳线器设置为 ON,以使能 LCD 模块。
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图 26. 旁路 CY8CKIT-001 LCD 3.3 V 电平转换器,以便在工作电压为 3.3 V 时进行低功耗测量
X
X
完成这些修改后,可以准确测量 PSoC 器件所使用的总电流。KIT-001 电路板上的所有其他组件均由 VDDD 单独供电,因此无
法观察它们的功耗。通过使用 SW3,将 CY8CKIT-001 配置为 5 V 或 3.3 V 即可执行正常的操作(不需要进行其他更改)。
CY8CKIT-030 和 CY8CKIT-050 的修改
下列步骤演示了如何修改 CY8CKIT-030 和 CY8CKIT-050 开发板以正确测量电流。第 18 页上的图 27 显示的是“Called-out”
硬件。这里介绍的配置会将单个电源轨用于 VDDD、VDDA 和 VDDIO。通过将仪表串连到 PSoC VDDD 引脚上可以测量电源。
1.
移除 R23,从而使 VDDA 网络与 VDDA_P 网络断开连接。
2.
在 R30 的焊盘上焊接一个零欧姆电阻,从而使 VDDD 与 VDDA 相连。这样您可以测量 PSoC 器件所消耗的总电流。
3.
清除 R58,从而使 RS-232 驱动器 U8 与 VDDA 断开连接。默认情况下,U8 由 VDDA 供电,因此需要测量它的电压。
4.
如果需要 RS-232,请将 J37 的短路引脚 2(“J37”文字上面)连接到 VDDA_P 测试点。这样,RS-232 驱动器将由
VDDA_P(而不是 VDDA)供电,因此不需要计算它的电压。
5.
移除 J30 上的跳线器。默认情况下,R56 由 VDDA 供电,因此不需要计算它的电压。
6.
如果需要电位器 R56,那么将 J30 的短路引脚 2(“J30”文字下面)连接到 VDDA_P 测试点上。这样,该电位器将由
VDDA_P 供电。
7.
移除 J10 上的跳线器。
8.
将万用表的低电平端连接到 J10 的中心引脚。
9.
将万用表的高电平端连接到 J10 的一个外侧引脚(用以选择 5 V 或 3.3 V 操作)。
完成这些修改后,可以准确测量 PSoC 器件所使用的总电流。开发板上的所有其他组件均由 VDDD 单独供电,因此不需要测量
它们的电压。使用 J10 和 J11 将 DVK 配置为 5 V 或 3.3 V 即可正常进行操作(不需要进行其他更改)。
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图 27. CY8CKIT-030/050 低功耗修改
Steps 7, 8, 9:
J10
Steps 1, 2:
R23, R30
Steps 5, 6:
J30
Steps 3, 4:
R58, J37
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附录 C — 电源管理 API 和寄存器
赛普拉斯提供了各种 API 子程序,用于使 PSoC 器件在各
个低功耗模式之间进行切换。这里介绍的都是最常用的函
数。它们的格式为 CyPm.c,它是每个 PSoC Creator 项目
的一部分。
系统参考指南详细说明了电源管理 API,而 PSoC 3 和
PSoC 5LP 技术参考手册详细介绍了各种寄存器。
CyPmSaveClocks()
该函数为低功耗操作提供 PSoC 时钟。进入睡眠或休眠模
式前,应该立即调用该函数。而进入备用活动模式前,通常
不会调用该函数。这是因为各种时钟需要保持正常的运行状
态。
如果在进入睡眠或休眠模式前无法调用该函数,将导致未定
义的结果。
CyPmRestoreClocks()
通 过 调 用 该 函 数 可 以 使 PSoC 器 件 恢 复 调 用
CyPmSaveClocks()时的设置。它通常是退出低功耗模式
后第一个被调用的函数。
CyPmAltAct()
该函数用于管理备用活动模式下的转换过程。它拥有两个参
数:wakeupTime 和 wakeupSource。参数 wakeupTime 用
于设置定时器的频率,并取消屏蔽将其作为唤醒源。参数
wakeupSource 用于取消屏蔽异步和基于组件的唤醒源。
注意: 如果将“中断”配置为备用活动模式唤醒源,则您
不能屏蔽单独中断组件。另外,在中断控制器滤波原始中断
前,电源管理器将观察这些中断。这便意味着通常应用于中
断信号的边沿检测或使能设置都会被忽略。
CyPmSleep()
该函数用于管理睡眠模式的转换过程。它有两个参数:
wakeupTime 和 wakeupSource。参数 wakeupTime 用于设
置定时器的频率,并取消屏蔽将其作为唤醒源。参数
wakeupSource 用于取消屏蔽异步和基于组件的唤醒源。
CyPmHibernate()
该函数用于管理休眠模式的转换过程。它不带有任何参数,
因为唯一的有效唤醒源为 PICU 和 XRES。
在调用该函数前,您应该调用 CyPmSaveClocks()函数。
这是为了确保在进入休眠模式前准确保存了时钟状态。另
外,从休眠模式唤醒后,至少要经过 20 µs 时间 PSoC 才
能重新进入低功耗模式,以确保睡眠调节器处于稳定状态。
组件低功耗 API
几乎所有 PSoC Creator 组件都有 API 函数,用于将组件进
入低功耗模式。Sleep 函数保存了组件设置,然 后调用
Stop 函数。调用 Stop 和 Sleep 函数的节能情况不存在差
异。
除非该组件作为唤醒源使用,否则在调用 CyPmSleep()或
CyPmHibernate() 函 数 前 应 该 调 用 它 的 Sleep 函 数 。
Sleep 函数的格式为:
MyComponentName_Sleep();
拥有 Sleep 函数的所有组件均有一个 Wakeup 函数,用于
恢复组件之前的状态。其格式为:
MyComponentName_Wakeup();
Sleep 和 Stop 函数不会检查组件的闲置或繁忙状态。您应
该检查代码,以确保有效组件不繁忙。更多有关如何管理低
功耗操作的信息,请参考单独组件数据手册中介绍的内容。
寄存器的直接写操作
应尽可能使用 API 函数来控制功耗模式的切换过程,但可
以使用寄存器写操作来代替。在这里提到的寄存器是与功耗
模式切换相关的最常用的寄存器。
PM_MODE_CSR
功耗模式控制和状态寄存器是与 PSoC 功耗模式相关的最
重要寄存器。该寄存器中的位[2:0]控制着整个 PSoC 器件
的全局功耗,如第 20 页上的表 4 所示。通过读取这些位,
您可以知道 PSoC 器件当前所处的模式。
在调用该函数之前,您应该调用 CyPmSaveClocks()函
数。这是为了确保在进入睡眠模式之前准确保存了时钟状
态。
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表 4. PM_MODE_CSR[2:0]值
PM_TW_CFGx
这三个寄存器可使能和配置定时器(通过这些定时器可以将
PSoC 从低功耗模式唤醒)。
模式
[2:0]值
000
活动模式
001
备用活动模式
010
(不支持)
011
睡眠模式
100
休眠模式
101
(不支持)
110
(不支持)
111
(不支持)
P M _ W AK E U P _ C F G x
这三个寄存器用于屏蔽功耗模式唤醒源。通过动态屏蔽或取
消屏蔽单独源可以在不同的条件下提供不同的唤醒源。
PICUx_INTTYPEy
这些寄存器用于配置 PICU。每个引脚可以使用一个寄存器
来设置中断触发条件。
PICUx_INTSTAT
这些寄存器保持引脚中断的状态。每个端口存在一个状态寄
存器,该寄存器的每一位与一个引脚相应。
设置这些位不会自动将整个 PSoC 器件配置为低功耗操作
模式。更多有关全局功耗设置以及这些设置是如何影响
PSoC 3 和 PSoC 5LP 子系统的信息,请参考 PSoC 3 和
PSoC 5LP 技术参考手册中介绍的内容。
注意: 使用不支持的低功耗模式或唤醒源会导致不可靠的
结果。应该尽可能使用标准的 API 进入低功耗模式。
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F AS T C L K
这些寄存器用于配置 IMO、主设备时钟和 PLL。时钟分配
是由 CLKDIST 寄存器控制的。
SLOWCLK
这些寄存器用于配置内部低速振荡器(ILO)和 32 kHz 晶
体。时钟分配是由 CLKDIST 寄存器控制的。
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20
AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
电源管理 API 流程图
图 28. 电源管理函数流程图
Prepare PSoC
Configure Wakeups, Enter and Exit Low-Power
Restore PSoC
CyPmSaveClocks()
CyPmAltAct()
CyPmSleep()
CyPmHibernate()
CyPmRestoreClocks()
Save and disable
analog and digital
domain clocks.
Set periodic
wakeup sources.
Save and disable
other interrupts.
Save and disable
other interrupts.
Restore MHz
ECO.
Save flash wait
cycles and set to
maximum.
Set asynchronous
wakeup sources.
Set periodic
wakeup sources.
Set regulators and
system clocks to
low-power mode.
Set flash wait
cycles to
maximum.
Save IMO state
and set to lowpower mode.
Set
PM_MODE_CSR
to AltAct
Set asynchronous
wakeup sources.
Set PICU wakeup
source (PSoC 3).
Restore XTAL and
DSI clocks.
Save Master clock
state and set
source to IMO / 1.
Enter AltAct.
(Remain until
wakeup event.)
Set regulators and
system clocks to
low-power mode.
Set IMO to
hibernate
frequency.
Restore IMO
frequency.
Save Bus clock
state and set to
Master / 1.
Restore wakeup
sources.
Set
PM_MODE_CSR
to Sleep
Set
PM_MODE_CSR
to Hibernate
Restore PLL.
Set IMO to sleep
frequency.
Enter Hibernate.
(Remain until
wakeup event.)
Restore Master
clock source and
divider.
Disable PLL if
active.
Enter Sleep.
(Remain until
wakeup event.)
Restore regulators
and system clocks.
Restore Bus clock
divider.
Disable MHz ECO
if active.
Restore IMO
frequency.
Restore wakeup
configuration and
other interrupts.
Restore flash wait
cycles.
Set flash wait
cycles to lowpower level.
Exit
Exit
Restore regulators
and system clocks.
Restore wakeup
configuration and
other interrupts.
Exit
Restore analog
and digital domain
clocks.
Exit
Exit
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
电源管理 API 寄存器参考
表 5 列出了 PSoC 3 和 PSoC 5LP 器件中所提供的异步唤醒源。
表 5. CyPm 唤醒源配置
唤醒源
API
CyPmAltAct()
PM_ALT_ACT_SRC_COMPARATOR0
PM_WAKEUP_CFG1 [0x01]
比较器 0
PM_ALT_ACT_SRC_COMPARATOR1
PM_WAKEUP_CFG1 [0x02]
比较器 0
PM_ALT_ACT_SRC_COMPARATOR2
PM_WAKEUP_CFG1 [0x04]
比较器 0
PM_ALT_ACT_SRC_COMPARATOR3
PM_WAKEUP_CFG1 [0x08]
所有中断
PM_ALT_ACT_SRC_INTERRUPT
PM_WAKEUP_CFG0 [0x01]
PICU
PM_ALT_ACT_SRC_PICU
PM_WAKEUP_CFG0 [0x04]
I C 地址
PM_ALT_ACT_SRC_I2C
PM_WAKEUP_CFG0 [0x08]
升压
PM_ALT_ACT_SRC_BOOSTCONVERTER
PM_WAKEUP_CFG0 [0x20]
FTW
PM_ALT_ACT_SRC_FTW
PM_WAKEUP_CFG0 [0x40]
CTW
PM_ALT_ACT_SRC_CTW
PM_WAKEUP_CFG0 [0x80]
OPPS
PM_ALT_ACT_SRC_ONE_PPS
PM_WAKEUP_CFG0 [0x80]
LCD
PM_ALT_ACT_SRC_LCD
PM_WAKEUP_CFG2 [0x01]
比较器 0
PM_SLEEP_SRC_COMPARATOR0
PM_WAKEUP_CFG1 [0x01]
比较器 1
PM_SLEEP_SRC_COMPARATOR1
PM_WAKEUP_CFG1 [0x02]
比较器 2
PM_SLEEP_SRC_COMPARATOR2
PM_WAKEUP_CFG1 [0x04]
比较器 3
PM_SLEEP_SRC_COMPARATOR3
PM_WAKEUP_CFG1 [0x08]
PICU
PM_SLEEP_SRC_PICU
PM_WAKEUP_CFG0 [0x04]
I C 地址
PM_SLEEP_SRC_I2C
PM_WAKEUP_CFG0 [0x08]
升压转换器
PM_SLEEP_SRC_BOOSTCONVERTER
PM_WAKEUP_CFG0 [0x20]
CTW
PM_SLEEP_SRC_CTW
PM_WAKEUP_CFG0 [0x80]
OPPS
PM_SLEEP_SRC_ONE_PPS
PM_WAKEUP_CFG0 [0x80]
LCD 玻璃驱动
PM_SLEEP_SRC_LCD
PM_WAKEUP_CFG2 [0x01]
PICU
N/A
PM_WAKEUP_CFG0 [0x04]
2
CyPmHibernate()
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受影响的寄存器[位]
比较器 0
2
CyPmSleep()
定义的 wakeupSource 屏蔽
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
表 6 列出了 PSoC 3 器件中所提供的各种定期唤醒源。
表 6. CyPm 唤醒周期配置
唤醒源
API
CyPmAltAct()
和
CyPmSleep()1
定义的 wakeupTime 屏蔽
受影响的寄存器[位]
OPPS
PM_ALT_ACT_TIME_ONE_PPS
PM_SLEEP_TIME_ONE_PPS
PM_TW_CFG2 [0x20] — 取消屏蔽
CTW 2 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_2MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_2MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x10] — 使能
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x01] — 周期为 2 毫秒
CTW 4 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_4MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_4MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x02] — 周期为 4 毫秒
CTW 8 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_8MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_8MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x03] — 周期为 8 毫秒
CTW 16 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_16MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_16MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x04] – 周期为 16 毫秒
CTW 32 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_32MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_32MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x05] — 周期为 32 毫秒
CTW 64 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_64MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_64MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x06] — 周期为 64 毫秒
CTW 128 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_128MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_128MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x07] — 周期为 128 毫秒
CTW 256 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_256MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_256MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x08] — 周期为 256 毫秒
CTW 512 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_512MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_512MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x09] — 周期为 512 毫秒
CTW 1024 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_1024MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_1024MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x0A] — 周期为 1024 毫秒
CTW 2048 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_2048MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_2048MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x0B] — 周期为 2048 毫秒
CTW 4096 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_CTW_4096MS
PM_SLEEP_TIME_CTW_4096MS
PM_TW_CFG2 [0x08] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x04] — 使能
PM_TW_CFG1 [0x0C] — 周期为 4096 毫秒
FTW 10 µs 至 2.56 毫秒
PM_ALT_ACT_TIME_FTW(1-256)
PM_TW_CFG2 [0x02] — 取消屏蔽
PM_TW_CFG2 [0x01] — 使能
(仅在备用活动模式)
PM_TW_CFG0 [0x00 到 0xFF]周期
CyPmHibernate()
1
N/A
N/A
N/A
PSoC 5LP 仅支持 CTW 和 OPPS 唤醒源作为 SleepTimer 或 RTC 组件的部分。
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AN77900 — PSoC® 3 和 PSoC 5LP 低功耗模式和降低功耗技术
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