MSP430省电方式的两种唤醒方法

1 MSP430省电方式简介

MSP430以其低功耗著称于世，它可以外接2个时钟源——XIN、XT2IN，内部还有1个DC0振荡器，可以产生高达8 MHz的内部时钟。一般XT2IN的频率为高频，按实际应用时的要求来选用；XIN为低频，可以是32 768Hz。XIN的用途主要是在低功耗时使系统保持“活着”。MSP430共有5种省电方式，即LPM0～4。其中，

LPM0：CPU、MCLK关闭，SMCLK、ACLK打开，功耗79uA；
LPM1：CPU、MCLK、DCO关闭，SMCLK、ACLK打开，功耗4luA；
LPM2：CPU、MCLK、SMCLK、DC0关闭，DC产生器、ACLK打开，功耗17uA；
LPM3：CPU、MCLK、SMCLK、DC0、DC产生器关闭，ACLK打开。功耗2uA；
LPM4：CPU及所有模块都关闭，功耗0．1 uA。

系统在LPMO-3方式下可以被唤醒，LPM4则不能。大多数应用场合都希望MSP430平时进入睡眠状态，降低功耗，而后定时或被外界中断唤醒，执行相应的程序后再次进入睡眠状态，然后再次被唤醒，其中因为LPM3是满足要求且功耗最低的一种方式，所以它被使用得最多。本文就来讨论这种方式下的睡眠与唤醒。

2 睡眠与唤醒

主程序循环运行的流程如图1所示。



每一次循环中都要判断睡眠条件是否成立，若成立则切换时钟，进入睡眠方式。至此，CPU不再执行任何程序，直到CPU被唤醒后才继续执行。唤醒条件可以是定时中断、外部I／O中断，或串行口中断。下面的PowerManagement代码为进入睡眠前后和被唤醒后执行的相应操作。SerialReceiveInterrupt代码为串行口接收到1个字符中断后进行的相应操作，TimerBInterrupt代码为定时器B5定时时间到后进行的相应操作。2个中断程序中，在唤醒CPU之前均将时钟调整到正常工作时的高速时钟源上，设置相应的标志，然后再执行唤醒子程序clrLPM3。编译软件为IAR embedded workbench 1．26。




3 睡眠时长

如果睡眠是靠串行口中断来唤醒，则睡眠时长为不定长，什么时候来了中断，什么时候醒来。所以在此只讨论定时器产生中断来唤醒的情况。

定时器B的控制寄存器的说明如图2所示。


图2 定时器B的控制寄存器

CNTLx：计数器长度，00=16位，MSP430定时器B的计数器TBR最大为0xFFFF；01=12位，TBR最大为0x0FFF，10=10位，TBR最大为0x03FF，11=8位，TBR最大为0xFF。

TBSSELx：定时器B的时钟源选择，00=TBCLK，01=ACLK，10=SMCLK，11=INCLK。

IDx：定时器B的时钟源分频因数，00=不分频，01=2分频，10=4分频，11=8分频。

MCx：定时器B的计数方式选择位，00=暂停计数，01=加计数方式，10=连续计数方式，11=加减计数方式。详细内容请参考MSP430的数据手册。

前述程序中定时器B的控制字TBCTL=TBSSEL0+ID0+ID1+MC1+TBCLR。定时器B的时钟源选择为TBSSEL0，该值在MSP430x14x．h头文件中的定义为0x0100，即选择的时钟源为ACLK(32768hz)。ID0在MSP430x14x．h定义为0x40，ID1在MSP430x14x．h定义为0x80，二者相加为0xC0，即定时器B的时钟源为8分频。MC1在MSP430x14x．h定义为0x20，即定时器B采用连续计数方式。

以上时钟选择了ACLK为32 768，再进行8分频，等于4 096，则定时器B的时钟最终运行频率为4 096 Hz，每计1个数所需时间为(1／4 096)S。又由于前面把定时器B5的计数值设为TBR-10=0xFFFF-10=0xFFF0=65 536-10=65 526，则计满65 526数需要的时间为65 526×(1／4 096)s=15．997 s≈16 s。因此，用定时器定时到产生中断作为唤醒源，最大睡眠时间不超过16 S。如果任务不需要这么快执行一次，可以每次醒来后先不去执行任务，而是给1个计数变量加1，然后继续进入睡眠状态，直到计数变量等于想要的时长后再执行。

结语

MSP430是一款非常好的低功耗单片机，用好它的省电功能，可以大大延长电池的寿命。因此该产品被广泛地应用于电池供电的工控产品中。本文的代码都是实际应用中的程序代码，经过了实际的检验。

作者：中国国土资源经济研究院 侯志成
来源：单片机与嵌入式系统应用 2009 (4)