《物联网技术创新应用》项目8智能手环低功耗设计

智能手环低功耗设计InternetofThings项目场景说明电源管理简介CC2530电源管理项目实践项目场景智能手环普遍采用了电源管理技术，通过电源管理实现低功耗设计，这种电源管理的低功耗设计的省电方式除了芯片本身的硬件低功耗设计外如：整体的硬件功耗低，还有程序方面的功耗设计如：不需要工作时休眠，低负荷工作时降低功耗等。任务目标使用CC2530单片机的模拟运动手环的低功耗设计，通过使用连接在CC2530管脚上的指示灯的不同闪烁模式来表示CC2530单片机低功耗模式的各个阶段。电源管理概念电源管理是指如何将电源有效分配给系统的不同组件。电源管理对于依赖电池电源的移动式设备至关重要。通过降低组件闲置时的能耗，优秀的电源管理系统能够将电池寿命延长两倍或三倍。电源管理技术也称做电源控制技术，它属于电力电子技术的范畴，是集电力变换，现代电子，网络组建，自动控制等多学科于一体的边缘交叉技术。电源管理与低功耗电源管理技术在物联网领域更加侧重于低功耗方向，目前的电源管理低功耗设计主要从芯片设计和系统设计两个方面考虑。低功耗IC目前低功耗产品运用在众多电子设备中，而目前主流的低功耗IC有AVR、MSP430、CC3200、CC2530等。低功耗技术主流低功耗技术有BLE4.0、Zigbee、低功耗WIFI等。低功耗设计技术低功耗设计是一个复杂的综合性课题。就流程而言，包括功耗建模、评估以及优化等；就设计抽象层次而言，包括自系统级至版图级的所有抽象层次。同时，功耗优化与系统速度和面积等指标的优化密切相关，需要折中考虑。常用的低功耗设计技术。动态电压调节门控时钟和可变频率时钟低功耗单元库低功耗状态机编码项目场景说明电源管理简介CC2530电源管理项目实践CC2530电源管理介绍CC2530在低功耗设计上采用不同的运行模式和供电模式用于低功耗运行。CC2530超低功耗运行的实现是通过关闭电源模块以避免静态（泄露）功耗，同时通过使用门控时钟和关闭振荡器来降低动态功耗。CC2530提供了有五种不同的运行模式（供电模式），这五种模式分别为主动模式、空闲模式、PM1、PM2和PM3。主动模式是一般模式，PM3则为最低功耗模式。供电模式高频振荡器低频振荡器稳压器（数字）配置A32MHzXOSC

B16MHzRCOSCC32kHzXOSC

D32kHzRCOSC

主动/空闲A或BC或DONPM1无C或DONPM2无C或DOFFPM3无无OFFCC2530的四种配置模式根据晶振的使用情况将芯片的时钟资源分为了4种配置模式。主动/空闲模式完全功能模式。稳压器的数字内核开启，16MHzRC振荡器或32MHz晶体振荡器运行，或者两者都运行。PM1稳压器的数字部分开启。32MHzXOSC和16MHzRCOSC都不运行。32kHzRCOSC或32kHzXOSC运行。PM2稳压器的数字内核关闭。32MHzXOSC和16MHzRCOSC都不运行。32kHzRCOSC或32kHzXOSC运行。PM3稳压器的数字内核关闭。所有的振荡器都不运行。CC2530的四种供电模式主动/空闲模式主动模式是完全功能的运行模式，CPU、外设和RF收发器都是活动的。数字稳压器是开启的。PM1在PM1模式下，高频振荡器(32MHzXOSC和16MHzRCOSC)是掉电的。稳压器和使能的32kHz振荡器是开启的。当进入PM1模式，就运行一个掉电序列。PM2PM2具有较低的功耗。在PM2下的上电复位时刻，外部中断、所选的32kHz振荡器和睡眠定时器外设是活动的。PM3PM3用于获得最低功耗的运行模式。在PM3模式下稳压器供电的所有内部电路都关闭（基本上是所有的数字模块，除了中断探测和POR电平传感）。内部稳压器和所有振荡器也都关闭。CC2530电源管理寄存器CC2530的电源管理控制寄存器主要有三个，这三个寄存器分别为：PCON（供电模式控制寄存器）SLEEPCMD（睡眠模式控制寄存器）SLEEPSTA（睡眠模式控制状态寄存器）项目场景说明电源管理简介CC2530电源管理项目实践项目分析要实现类似于可穿戴设备那种低功耗设计，需要使用到CC2530单片机的电源管理功能。而CC2530单片机的管理功能配置方式较为简单，主要是针对SLEEPCMD和PCON连个寄存器的配置，通过配置SLEEPCMD寄存器可实现CC2530单片机的电源模式的切换，配置PCON寄存器可实现对CC2530单片机唤醒模式的配置。程序流程图项目实现CC2530单片机电源模式的选择就是对SLEEPCMD寄存器低两位的配置。电源模式选择程序内容如下：voidpower_mode(unsignedcharmode){if(mode<4){SLEEPCMD&=0xfc;//将SLEEP.MODE清0SLEEPCMD|=mode;//选择电源模式PCON|=0x01;//启用此电源模式}//通过中断唤醒系统}项目实现CC2530的睡眠模式唤醒是通过中断来实现的，中断服务函数中会对睡眠定时器置位，通过置位达到唤醒单片机的目的。中断服务函数程序内容如下：#pragmavector=ST_VECTOR__interruptvoidsleepTimer_IRQ(void){EA=0;//关中断

STIF=0;//睡眠定时器中