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【BLE】-CC2541低功耗測試實驗－晶片驗證篇

阿新 • • 發佈：2019-01-17

實驗介紹

通過檢視晶片手冊cc2541的電氣特性表，cc2541低功耗(LowPower)有三種狀態:PowerMode1（簡稱：PM1）、PowerMode2（簡稱：PM2）、PowerMode3（簡稱：PM3）。

描述：

  • PM1: 4-μs Wake-up
  • PM2: Sleep Timer On
  • PM3: External Interrupts

它們分別對應功耗的典型值（單位：μA）如下表：

LowPowerState Typical value
PM1 270μA
PM2 1μA
PM3 0.5μA

實驗條件

  • 硬體：CC2541除錯的電路板（保證電路板所有的外設都是處於斷開狀態）、CCDebugger除錯模擬器、電流表。
  • 軟體：IAR IDE。

實驗說明

本實驗是要驗證CC2541晶片在三種不同的狀態下負載電流值大小，所以說，我會在系統上電後直接配置完所有PIN腳狀態以及相應的模式，然後，觀察電流表電流值的變化。

虛擬碼實現：

  1. /*配置PIN腳的狀態*/
  2. /*配置LowPowerMode狀態*/
  3. /*直接進入while狀態*/

注意事項：
1. 因為配置完直接就進入了while(1)迴圈，除錯的時候一定要把看門狗去掉，剔除巨集WDT_USED。
2. 燒錄完程式碼後，切記一定要拔掉CCDebugger模擬器，模擬器本身也消耗電流。

實驗過程

實驗一

描述：

  • 配置所有的管腳為general IO；
  • 配置所有的管腳方向為輸入；
  • 配置所有的管腳配置為上拉狀態(P1.0 和 P1.1沒有上拉下電阻，除外，詳情見datasheet)；
  • 配置暫存器進入Power Mode 1(PM1)狀態

程式碼實現：

P0SEL=0x00;
P1SEL=0x00;
P2SEL=0x00;

P0DIR=0x00;
P1DIR=0x00;
P2DIR=0x00;

P0INP=0x00;
P1INP=0x00;
P2INP=0x00;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;
while(1);

實驗二

描述：

  • 配置所有的管腳為general IO；
  • 配置所有的管腳方向為輸入；
  • 配置所有的管腳配置為上拉狀態(P1.0 和 P1.1沒有上拉下電阻，除外，詳情見datasheet)；
  • 配置暫存器進入Power Mode 2(PM2)狀態

程式碼實現：

P0SEL=0x00;
P1SEL=0x00;
P2SEL= 0x00;

P0DIR=0x00;
P1DIR=0x00;
P2DIR=0x00;

P0INP=0x00;
P1INP=0x00;
P2INP=0x00;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
PCON = 1;

實驗三

描述：

  • 配置所有的管腳為general IO；
  • 配置所有的管腳方向為輸入；
  • 配置所有的管腳配置為上拉狀態(P1.0 和 P1.1沒有上拉下電阻，除外，詳情見datasheet)；
  • 配置暫存器進入Power Mode 3(PM3)狀態

程式碼實現：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0x00;
P1INP = 0x00;
P2INP = 0x00;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;

實驗四

描述：

  • 配置所有的管腳為general IO；
  • 配置所有的管腳方向為輸入；
  • 配置所有的管腳配置為下拉狀態(P1.0 和 P1.1沒有上拉下電阻，除外，詳情見datasheet)；
  • 配置暫存器進入Power Mode 1(PM1)狀態

程式碼實現：

P0SEL=0x00;
P1SEL=0x00;
P2SEL=0x00;

P0DIR=0x00;
P1DIR=0x00;
P2DIR=0x00;

P0INP=0x00;
P1INP=0x00;
P2INP=0x00;
P2INP |=BV(5);
P2INP |=BV(6);
P2INP |=BV(7);

SLEEPCMD &= ~BV(0);
SLEEPCMD &= ~BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;
while(1)

實驗五

描述：

  • 配置所有的管腳為general IO；
  • 配置所有的管腳方向為輸入；
  • 配置所有的管腳配置為下拉狀態(P1.0 和 P1.1沒有上拉下電阻，除外，詳情見datasheet)；
  • 配置暫存器進入Power Mode 2(PM2)狀態

程式碼實現：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0x00;
P1INP = 0x00;
P2INP = 0x00;
P2INP |= BV(5);
P2INP |= BV(6);
P2INP |= BV(7);

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
PCON = 1;
while(1);

實驗六

描述：

  • 配置所有的管腳為general IO；
  • 配置所有的管腳方向為輸入；
  • 配置所有的管腳配置為下拉狀態(P1.0 和 P1.1沒有上拉下電阻，除外，詳情見datasheet)；
  • 配置暫存器進入Power Mode 2(PM2)狀態

程式碼實現：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0x00;
P1INP = 0x00;
P2INP = 0x00;
P2INP |= BV(5);
P2INP |= BV(6);
P2INP |= BV(7);

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;
while(1);

實驗七

描述：

  • 配置所有的管腳為general IO；
  • 配置所有的管腳方向為輸入；
  • 配置所有的管腳配置為高阻狀態(P1.0 和 P1.1沒有上拉下電阻，除外，詳情見datasheet)；
  • 配置暫存器進入Power Mode 1(PM1)狀態

程式碼實現：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0xFF;
P1INP = 0xFC;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;
while(1);

實驗八

描述：

  • 配置所有的管腳為general IO；
  • 配置所有的管腳方向為輸入；
  • 配置所有的管腳配置為高阻狀態(P1.0 和 P1.1沒有上拉下電阻，除外，詳情見datasheet)；
  • 配置暫存器進入Power Mode 2(PM2)狀態

程式碼實現：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0xFF;
P1INP = 0xFC;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
PCON = 1;
while(1);

實驗九

描述：

  • 配置所有的管腳為general IO；
  • 配置所有的管腳方向為輸入；
  • 配置所有的管腳配置為高阻狀態(P1.0 和 P1.1沒有上拉下電阻，除外，詳情見datasheet)；
  • 配置暫存器進入Power Mode 3(PM3)狀態

程式碼實現：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0xFF;
P1INP = 0xFC;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
SLEEPCMD |= BV(1);
PCON = 1;
while(1);

實驗結果

電阻狀態\模式 PowerMode 1 PowerMode 2 PowerMode 3
上拉 254.2μA 1.2μA 0.4μA
下拉 254.4μA 1.2μA 0.37μA
高阻 601.3μA 182.4μA 398.9μA

實驗結論

  • 在PIN腳沒有外設的情況下，應該把PIN腳配置成確定的狀態，非確定的狀態（高阻狀態）會帶來高功耗的電流。
  • PIN腳有外設連線的情況下，需要根據實際的情況作出相應的配置，以達到最低功耗的效果。

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