MCU睡眠唤醒时间测试方法

最新推荐文章于 2025-06-23 14:18:08 发布
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#单片机 #嵌入式硬件

文章详细描述了如何通过PIN1和PIN2配置MCU的中断输入和IO功能，以及在Sleep、DeepSleep、Snooze和ShutDown模式下的测试方法，包括唤醒时间的测量。

一、硬件连接

  PIN1: MCU的任意GPIO管脚，作为中断输入，下降沿触发

  PIN2: 作为IO翻转用时，可是任意管脚；作为CLO_PCLK输出管脚时需要支持CLO复用功能的管脚

图1-1 硬件连接图

二、测试方法

1. Sleep和DeepSleep模式：这两种模式下配置PCLK关闭，唤醒后PCLK自动打开

  1）PIN1配置为下降沿中断模式，内部上拉打开；PIN2选择有CLO功能的复用管脚，配置为复用CLO功能， CLO输出模式为PCLK。

  2）睡眠模式下关闭PCLK。

  3) 配置SYSCON_PWROPT[SLPRCVTIM]/SYSCON_PWROPT[DSPRCVTIM(对应Sleep/DeepSleep)]的稳定时间 档位。

  4）进入睡眠模式，开启信号发生器唤醒MCU，测量PIN1下降沿和PIN2开始输出PCLK之间的时间T，即图1-1中 示波器显示2中的T，T为唤醒时间。

  5）图2-1-1中是173的sleep的唤醒时间测试配置代码（PIN1=PB1 , PIN2=PD4），DeepSleep模式稳定时间档 位配置的寄存器bit位不一致，其余一致。

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// 设置LIN break检测长度（例如，13位低电平） USART_RTOR |= BLEN_13; // 启用LIN break中断和接收中断 USART_CR1 |= RXNEIE | IDLEIE; NVIC_EnableIRQ(USART_IRQn); // 使能USART中断向量 ``` 2. **配置定时器用于时间测量：** - 使用一个高精度定时器（如TIM2），设置其时钟源和预分频器，确保时间分辨率足够高（例如，1μs分辨率）。 - 定时器工作在输入捕获模式或简单计数模式，测量从唤醒信号开始到结束的时间。 - 公式计算时间：$ \text{时间} (\mu s) = \frac{\text{定时器计数值}}{\text{定时器频率}} \times 10^6 $。 - 示例代码（基于HAL库）： ```c // 初始化定时器 TIM_HandleTypeDef htim2; htim2.Instance = TIM2; htim2.Init.Prescaler = SystemCoreClock / 1000000 - 1; // 1MHz时钟，分辨率1μs htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; HAL_TIM_Base_Start(&htim2); ``` 3. **实现中断服务例程（ISR）进行时间测量和区分：** - **LIN break检测中断：** 当唤醒信号开始时（低电平），启动定时器。 - **接收结束中断：** 当信号结束时（电平变高或空闲帧），停止定时器并读取计数值。 - 计算时间并比较预设阈值进行区分。阈值需基于LIN波特率计算： - 例如，波特率9600 bps时，位时间104μs；标准唤醒信号250μs（约2.4位时间）。 - 阈值定义（可根据应用调整）： - 短唤醒：时间 < 150μs（可能错误信号） - 正常唤醒：150μs ≤ 时间 ≤ 500μs（标准LIN唤醒） - 长唤醒：时间 > 500μs（扩展唤醒或特定应用） - 示例ISR代码： ```c volatile uint32_t start_time, end_time, wakeup_duration; volatile WakeupType wakeup_type; // 枚举类型：SHORT, NORMAL, LONG void USART_IRQHandler(void) { if (USART_SR & LBDF) { // LIN break检测到，唤醒信号开始 TIM2->CNT = 0; // 重置定时器计数器 HAL_TIM_Base_Start(&htim2); // 启动定时器 USART_SR &= ~LBDF; // 清除标志 } if (USART_SR & IDLE) { // 检测到空闲帧（高电平），信号结束 end_time = TIM2->CNT; // 读取定时器值 HAL_TIM_Base_Stop(&htim2); // 停止定时器 wakeup_duration = end_time; // 时间单位为μs（若定时器配置为1MHz） // 区分唤醒时间 if (wakeup_duration < 150) { wakeup_type = SHORT; } else if (wakeup_duration <= 500) { wakeup_type = NORMAL; } else { wakeup_type = LONG; } USART_SR &= ~IDLE; // 清除标志 } } ``` 4. **处理MCU睡眠模式和优化：** - MCU在睡眠前启用唤醒源：确保USART唤醒中断能退出睡眠模式（配置低功耗寄存器）。 - 减少测量误差：考虑MCU唤醒延迟（通常<10μs），在计算时补偿或忽略。 - 软件区分后，根据类型执行操作： - 短唤醒：忽略或记录错误日志。 - 正常唤醒：进入标准LIN通信。 - 长唤醒：触发特定处理（如诊断模式）。 - 参考USART空闲帧特性[^1]，空闲帧（高电平）可用于检测信号结束，提高可靠性。 #### 总结 通过结合USART的LIN break检测和定时器时间测量，MCU能精确分析唤醒信号的长短并进行区分。该方法在硬件中断中实现，确保实时性，软件阈值可自定义以适应不同应用。关键点包括： - **硬件依赖：** USART必须支持LIN模式[^2]。 - **性能考虑：** 波特率影响时间计算，需校准（公式：$ \text{位时间} = \frac{1}{\text{波特率}} $）。 - **可靠性：** 测试时使用示波器验证信号，确保中断响应及时。 在汽车电子等场景中，此方法可用于区分正常唤醒和故障唤醒，优化系统功耗[^3]。
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