[原创] 关于MSP430FR5969的功耗你知多少

littleshrimp 2014-12-30 17:15 楼主

关于MSP430FR5969的功耗你知多少

为了测试MSP430FR5969的功耗，我焊了一块只有复位电路的最小系统板，然后做了一些实验，现在和大家分享一下。

思路是这样的，首先写了一个休眠函数，函数会进入LPM3模式指定时间后唤醒单片机工作。

uint16_t ta_lpm = 0;
void delay_ms_lpm3(uint16_t ms)
{
ta_lpm = LPM3_bits; //低功耗LPM1_bits
if(ms > 5957)while(1);
TA0CCTL0 = CCIE; // CCR0 interrupt enabled
TA0CCR0 = 33*ms;
TA0CTL = TASSEL_1 + MC_1; // ACLK = 11KHz, Up to CCR0
if(ta_lpm)
{
__bis_SR_register(ta_lpm + GIE); // CPUoff, interrupts enabled
}
else
{
while((TA0CTL & TAIFG) == 0);
}
}
// Timer A0 interrupt service routine
#pragma vector=TIMER0_A0_VECTOR
__interrupt void Timer_A (void)
{
TA0CTL &= ~(MC_1);
TA0CCTL0 &= ~(CCIE);
if(ta_lpm)
{
__bic_SR_register_on_exit(ta_lpm); // Exit LPMx
}
}

然后是时钟配置函数，使用1MDCO

void clock_init(void)
{
WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; // Stop Watchdog
PM5CTL0 &= ~LOCKLPM5;
CSCTL0_H = CSKEY >> 8; // Unlock CS registers
CSCTL1 = DCOFSEL_0; // Set DCO to 1 MHz
CSCTL2 = SELM__DCOCLK | SELS__DCOCLK | SELA__VLOCLK;
CSCTL3 = DIVA__1 | DIVS__1 | DIVM__1; // Set all dividers to 1
CSCTL4 = LFXTOFF | HFXTOFF;
CSCTL0_H = 0; // Lock CS registers
}

再写一个唤醒函数，指定单片机被唤醒的次数

//唤醒指定次数

void weekup(unsigned char n)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<n;i++)
{
__delay_cycles(65500);//工作一段时间
delay_ms_lpm3(100);//休眠
}
}

接下来是上电测试

首个测试是只配置时钟时的电流情况，让单片机每唤醒一次休眠1秒的情况

int main(void)
{
clock_init();
while(1)
{
weekup(1);
delay_ms_lpm3(1000);//休眠一秒
}
}

电流在600uA左右，波动是我活动板子造成的（相信我，板子的电源连接非常结实）,

MSP430FR5969官方的功耗才不到1个uA，你的电流表是不是不准啊？对，是不准，但不会差这么多的，这么高的电流，很奇怪吧，别着急，我们往下实验。

第一个测试：所有I/O口设置成输出0后的电流消耗

void test1(void)
{
//所有引脚配置成输出模式，输出零
P1OUT = 0;
P1DIR = 0xFF;
P2OUT = 0;
P2DIR = 0xFF;
P3OUT = 0;
P3DIR = 0xFF;
P4OUT = 0;
P4DIR = 0xFF;
PJOUT = 0;
PJDIR = 0xFFFF;
}
int main(void)
{
clock_init();
while(1)
{
weekup(3);
test1();
delay_ms_lpm3(1000);//休眠一秒
}
}

1uA左右，基本正常。

第二个测试：这是将所有I/O口输出高电平

void test2(void)
{
// 所有引脚输出模式，输出1
P1OUT = 0xFF;
P1DIR = 0xFF;
P2OUT = 0xFF;
P2DIR = 0xFF;
P3OUT = 0xFF;
P3DIR = 0xFF;
P4OUT = 0xFF;
P4DIR = 0xFF;
PJOUT = 0xFFFF;
PJDIR = 0xFFFF;
}
int main(void)
{
clock_init();
while(1)
{
weekup(3);
test1();
delay_ms_lpm3(1000);//休眠一秒
}
}

和低电平一样，也是1uA多。

测试3：这是所有I/O口配置成输出无上拉

void test3(void)
{
// 所有引脚输入模式，无上下拉
P1OUT = 0xFF;
P1DIR = 0;
P2OUT = 0xFF;
P2DIR = 0;
P3OUT = 0xFF;
P3DIR = 0;
P4OUT = 0xFF;
P4DIR = 0;
PJOUT = 0xFFFF;
PJDIR = 0;
}
int main(void)
{
clock_init();
while(1)
{
weekup(3);
test3();
delay_ms_lpm3(1000);//休眠一秒
}
}

可以看到在我刚刚插上电源那一瞬间电流飙升，然后稳定在200uA，这时候如果我活动一下板子电流也会上下波动。这时的状态和上电不配置引脚的结果是一样的，因为不配置其实就是输出无上下拉。

测试4：这是所有I/O口配置成输入上拉

void test4(void)
{
// 所有引脚输出模式，上拉
P1REN = 0xFF;
P1OUT = 0xFF;
P1DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
P2OUT = 0xFF;
P2DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
P3OUT = 0xFF;
P3DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
P4OUT = 0xFF;
P4DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
PJOUT = 0xFFFF;
PJDIR = 0;
}
int main(void)
{
clock_init();
while(1)
{
weekup(3);
test4();
delay_ms_lpm3(1000);//休眠一秒
}
}

3尖峰右边的大波是我手活动后造成的，说明一个问题，和不配置一样，电流还是不稳定。

测试5：所有I/O口输入下拉

void test5(void)
{
// 所有引脚输出模式，下拉
P1REN = 0xFF;
P1OUT = 0;
P1DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
P2OUT = 0;
P2DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
P3OUT = 0;
P3DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
P4OUT = 0;
P4DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
PJOUT = 0;
PJDIR = 0;
}
int main(void)
{
clock_init();
while(1)
{
weekup(3);
test5();
delay_ms_lpm3(1000);//休眠一秒
}
}

3个尖峰后也活动过一次板子，电流最高时达到了900uA，电流还是不稳定。

都测试过了发现只有在I/O口输出时电流的消耗才是最低的

测试6：FRAM操作，先执行test1()把I/O口配置成输出0，再重复对FRAM写入32K数据

void test6(void)
{
//写32K数据到FRAM
uint16_t i;
uint8_t * ptr = (uint8_t *)0x10000;
for(i=0;i<32768;i++)
{
*ptr++ = (uint8_t )i;
}
}
int main(void)
{
clock_init();
test1();
while(1)
{
weekup(3);
test6();
delay_ms_lpm3(1000);//休眠一秒
}
}

写入时的平均电流消耗130uA左右，1M时钟写入32K数据的时间为330ms左右

看来FRAM在写入时的电流真的和读数据一样。

以前我们总是担心写数据会消耗很多电流，这回你应该知道了吧，如果I/O配置成输入，休眠模式下的电流消耗比写数据大了多少倍。

为什么输出时电流消耗更高，我也在实验中，还没在网上查资料，有兴趣的朋友可以找找相关资料，有知道的朋友也麻烦给大家指个明路。

在输出模式下，如果活动PCB电流会波动很大，也是一个奇怪的现实，就留着日后实验证明吧。

今天继续解决上边低功耗的问题，在硬件电路上费了很大劲，做了很多测试，结果证明——，上边的测试代码写错了。

因为习惯性的复制粘贴导致P3,P4,PJ没有配置上拉，下边改好代码，就不会出现电流不稳定的情况了。

void test4(void)
{
// 所有引脚输出模式，上拉
P1REN = 0xFF;
P1OUT = 0xFF;
P1DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
P2OUT = 0xFF;
P2DIR = 0;
P3REN = 0xFF;
P3OUT = 0xFF;
P3DIR = 0;
P4REN = 0xFF;
P4OUT = 0xFF;
P4DIR = 0;
PJREN = 0xFF;
PJOUT = 0xFFFF;
PJDIR = 0;
}
void test5(void)
{
// 所有引脚输出模式，下拉
P1REN = 0xFF;
P1OUT = 0;
P1DIR = 0;
P2REN = 0xFF;
P2OUT = 0;
P2DIR = 0;
P3REN = 0xFF;
P3OUT = 0;
P3DIR = 0;
P4REN = 0xFF;
P4OUT = 0;
P4DIR = 0;
PJREN = 0xFF;
PJOUT = 0;
PJDIR = 0;
}

最后的结论是，为了降低功耗，能配置成输出的I/O要配置成输出，不能配置输出的可以配置成输入，但一定要使用内部或外部上la.

39.msp430fr5969 低功耗引脚配置的演示.rar (4.42 KB)
(下载次数: 53, 2015-12-22 17:12 上传)

本帖最后由 littleshrimp 于 2015-12-22 17:13 编辑

虾扯蛋，蛋扯虾，虾扯蛋扯虾

回复评论（11）

沙发易兮水

之前在TI官方支持论坛看到的一个帖子http://www.deyisupport.com/quest ... 0/f/55/t/24347.aspx
配置为输入的话，很不稳定，导致电流功耗反而很大。

最近接手的MSP430F5528，给的USB参考例程里，除了USB口，默认其他的GPIO输出拉底，结合上面的帖子，应该就是低功耗处理。

点赞 2014-12-30 19:22

板凳 jqh_111

比较好奇楼主测试电流用的什么东西？

一别四五年，变化万千。https://home.eeworld.com.cn/static/image/smiley/comcom/5.gif[/img]

点赞 2014-12-30 21:30

4楼 qiushenghua

fram读出步骤是破坏性读出，需要硬件再自动写回，所以FRAM读写功耗接近。flash的读写功耗相差比较大。

点赞 2014-12-31 00:01

5楼 littleshrimp

引用: jqh_111 发表于 2014-12-30 21:30
比较好奇楼主测试电流用的什么东西？

小壁虎的开发板

虾扯蛋，蛋扯虾，虾扯蛋扯虾

点赞 2015-1-4 13:01

6楼 littleshrimp

引用: 易兮水发表于 2014-12-30 19:22
之前在TI官方支持论坛看到的一个帖子http://www.deyisupport.com/question_answer/microcontrollers/msp430/f/55/t/24347.aspx
配置为输入的话，很不稳定，导致电流功耗反而很大。

最近接手的MSP430F5528，给的USB参考例程里，除了USB口，默认其他的GPIO输出拉底，结合上面的帖子，应该就是低功耗处理。

这个贴子很有用，谢谢。

虾扯蛋，蛋扯虾，虾扯蛋扯虾

点赞 2015-1-4 13:02

7楼 ytm1987

为什么我直接复制粘贴lz的代码，在LPM3时测得的电流为7.4uA呢

点赞 2015-12-22 16:58

8楼 littleshrimp

引用: ytm1987 发表于 2015-12-22 16:58
为什么我直接复制粘贴lz的代码，在LPM3时测得的电流为7.4uA呢

会不会是外围电路引起的？
我把代码放到一楼地面了，你试试看。

虾扯蛋，蛋扯虾，虾扯蛋扯虾

点赞 2015-12-22 17:13

9楼 ytm1987

引用: littleshrimp 发表于 2015-12-22 17:13
会不会是外围电路引起的？
我把代码放到一楼地面了，你试试看。

是金刚狼的板载仿真器导致的，当测试时把跳线帽去掉就可以了，谢谢！
还需要请教lz一个问题，我现在做的项目是平时处于低功耗状态，但需要以800Hz进行AD采样（越低约到），我现在用ADC12+timerA做到了56uA（ACLK=VLO），当AD大于一定值时，进入正常状态，此时对功耗要求不高，但对时间精度要求很高，我打算此时MCLK采用外部的16M晶振，但在实际测试中，只要16M晶振起振，在LPM3时功耗就到达150uA左右，我打算需要的时候在给外部16M晶振起振，可是无论是对PJSEL0操作还是 CSCTL4|=HFXTOFF;，程序都会复位，请问lz有没有好的解决方案？谢谢

点赞 2015-12-24 11:38

10楼 littleshrimp

引用: ytm1987 发表于 2015-12-24 11:38
是金刚狼的板载仿真器导致的，当测试时把跳线帽去掉就可以了，谢谢！
还需要请教lz一个问题，我现在做的 ...

不知道你的配置是不是正确，另外你可以参考一下这个贴子，在16M主频下针对铁电存储器的时钟配置
https://bbs.eeworld.com.cn/thread-465164-1-1.html

虾扯蛋，蛋扯虾，虾扯蛋扯虾

点赞 2015-12-24 13:23

11楼 HalleyYe

FR5系列和6系列，低功耗LPM3以下，可以关闭CSCTL6的MCLKREQEN、SMCLKREQEN，不然系统用到这些时钟的模块，就会唤醒时钟，低功耗就白费了。

点赞 2017-7-20 16:11

12楼不积极还要尝鲜

多谢楼主解惑，

点赞 2018-5-29 18:45

[原创] 关于MSP430FR5969的功耗你知多少

回复评论 （11）

回复评论（11）