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i.MX RT1050学习笔记6-LowPower
1 前言 电源是芯片的驱动源，一个好的电源管理模块可以让一颗芯片发挥最完美的性能表现，大资本家的梦想都是想让工人吃最少的饭干最多的事，再不济也是吃合适的饭干着合适的事情，RT1050的电源管理模块就是这样的一个存在，我们可以通过电源管理模块让其发挥夸张的性能，让我们一起来学习一下该模块吧。
2 RT1050的电源管理 下图就是RT1050的电源管理系统的框图。 可以看到RT1050的电源管理系统主要是围绕PMU（Power Management Unit）和GPC（General Power Controller）两个模块来搭建的，其他模块相互配合。下面让我们来看看各个模块的作用。
2.1 PMU（PowerManagement Unit） 在介绍PMU之前，我们先介绍一下电压域（Power Domain）的概念，RT1050为了实现更加精确的电源控制和管理，就将整个片子的外设、核、内存等分成了一个个的域，每一个域都有一个电源开关，我们则是可以控制这个开关来分别控制不同的域的电源，这样则是可以非常灵活的控制整个片子的功耗（具体都有哪些电压域则是可以参考《IMXRT1050RM》的13.4.1.4.3 Power Gating DomainManagement）。
PMU模块，大家可以将其看做是整个电源管理系统的模拟执行部分，它承担了电源输入和电源输出的功能，下图是PMU的电源树图和结构图。
（两张图描绘的内容都是一样，就是外部输入啥，进入RT1050后经过什么样的转换再提供给片内各个模块） 大家可以看到RT1050内总共有一个DCDC模块和4个LDO模块，每一个模块分别能给什么供电，从两幅图上可以看得非常清楚。其中DCDC、LDO_2P5、LDO_1P1、LDO-USB这四个模块的输出电压可调，LDO_SNVS不可以调整（具体调整范围和精度大家可参考NXP官方参考文档，在这里则不多说了）。
2.2 GPC（GeneralPower Controller） 这个模块就是RT1050电源系统的管理者，它的功能有两个，电源门控和唤醒中断控制器。在这里我们介绍电源门控的作用，简单的说，就是控制RT上不同子系统和不同电压域的电源开关，还有就是生产芯片的上电和断电序列，这对于RT的正常启动和掉电是非常重要的，后面我们再详细介绍。
2.3 SRC（SRC -System reset Controller） 系统复位控制器（SRC）控制SoC 的复位和引导操作。它负责生成所有复位信号和启动解码。复位控制器确定复位的源和复位类型，例如POR，COLD，并执行复位操作，根据复位类型，复位逻辑产生整个IC 的复位序列。 我们在RT1050的电源系统框图中，还可以看到SNVS和CCM的身影，这些模块主要是给GPC和PMU提供一些必要的信号，比如CCM可以给SRC的复位操作和GPC的电源门控操作提供同步信号，SNVS则是可以给PMU提供唤醒信号，在这里则不再多说。
3 Low Power 上面对RT1050的电源系统结构进行了介绍，可以看出非常的强大，那这些设计都是为了low power，芯片的功耗表现在芯片应用上的一项重要指标，下面围绕Low Power来进行介绍。
3.1 电源引脚 下面列出了RT引脚的电源输出引脚定义。
3.2 RT的运行模式 RT的运行模式有RUN模式和Low-Power模式两种。两种模式按照不同程度的不同则是又可以细分8种模式，下表则是显示着每种模式的特征。
下表列出在在RUN模式下不同模式的相关配置。
下表列出在在Low-Power模式下不同模式的相关配置。
当进入Low-Power模式后，每一个模块则会被配置成如上表描述的使能状态，只有被唤醒源唤醒后，每一个模块才会被还原成原始设置。下表则是列出不同Low-Power模式的唤醒源。
在这里我们做一个总结，当RT1050处于RUN模式下时，此时的CPU是处于运行状态下的，不同的只是CPU的工作频率以及其他外设有无工作，而当RT1050处于Low-Power模式下则是有一定的区别，对于Idle模式，在进入Low-Power模式后，CPU是处于休眠状态的，当被唤醒源唤醒后，是可以恢复现场继续执行的，但是在Suspend模式和SNVS模式下，CPU则是重启，被唤醒后则是恢复不了现场。SNVS模式再次被唤醒则是相当于芯片的一次复位重启，而进入Suspend模式后被唤醒，芯片内部的一块RAM中的数据则是被保存的，CPU重启后，这段RAM内的数据则是不回丢失，可以再次找回。 在这里值得注意的就是，当RT1050处于RUN模式下的Low power run模式下，这时候RT1050是无法切换至Low-Power模式的System Idle模式。因为当进入System Idle模式的芯片状态是依赖当前的RUN模式状态的。
3.3 Low-Power模式的进入和退出 如下图所示，RT可以从RUN模式直接进入四种Low-Power模式，也可以从四种Low-Power模式退出至RUN模式。 下面我们就举一个从RUN模式进入到SystemIdle的Low-Power模式的例子来说明吧。
3.3.1 如何进入SystemIdle 对于进入System Idle的过程，下图详细的列出了步骤：
我们再结合NXP实例代码说一下： - void LPM_EnterSystemIdle(void)
- {
- // 第一部分
- LPM_SetWaitModeConfig(); /* 设置等待模式配置 */
- //第二部分
- SetLowPowerClockGate(); /* 设置低功耗时钟门，就是关闭各种不需要的时钟 */
- ClockSetToSystemIdle();/* 将时钟设置成低功耗空闲 */
- //第三部分
- /* Power down USBPHY */
- PowerDownUSBPHY();/* 断电 USBPHY */
- /* DCDC to 1.15V */
- DCDC_AdjustTargetVoltage(DCDC, 0xe, 0x1);/* DCDC 到 1.15V */
- /* DCM Mode */
- DCDC_BootIntoDCM(DCDC);/* DCM 模式 */
- /* Disconnect internal the load resistor */
- DCDC->REG1 &= ~DCDC_REG1_REG_RLOAD_SW_MASK;/* 断开内部负载电阻 */
- /* Power Down output range comparator */
- DCDC->REG0 |= DCDC_REG0_PWD_CMP_OFFSET_MASK;/* 掉电输出范围比较器 */
- /* Enable FET ODRIVE */
- PMU->REG_CORE_SET = PMU_REG_CORE_FET_ODRIVE_MASK;/* 使能 FET ODRIVE */
- /* Connect vdd_high_in and connect vdd_snvs_in */
- PMU->MISC0_CLR = PMU_MISC0_DISCON_HIGH_SNVS_MASK;/* 连接vdd_high_in 并连接vdd_snvs_in */
- EnableWeakLDO();/* 使能RegularLDO */
- DisableRegularLDO();/* 失能常规LDO*/
- BandgapOn();/* 带隙失能 */
- //第四部分
- PeripheralEnterDozeMode();/* 外围设备进入打盹模式 */
- //第五部分
- __DSB();
- __WFI();
- __ISB();
- }
代码第一部分至第四部分分别对应着步骤部的四个部分，大家自行参照着看一看，大家如果想知道具体操作的寄存器，大家可以自行找到例程好好学习一波。在这里我们提一下第五部分的三个函数，__DSB，__ISB， __WFI。
①__DSB，__ISB DSB为数据同步，ISB为指令同步，对于单核MCU来说，这个操作可以说熟多余的，但是对于多核则是非常有必要的，因为在系统进入休眠后，需要保证几个核的数据和指令是同步的。
② __WFI WFI(Wait for interrupt)和WFE(Wait for event)是两个让ARM核进入low-power standby模式的指令，由ARM architecture定义，由ARM core实现。简单的来说，就是WFI和WFE指令可以让core进入休眠，然后等待中断或事件来唤醒。所以WFI可以让RT1050进入Low-Power模式。 （注意：在开始执行进入Low-Power模式之前，最好禁用全局中断，这样可以保证芯片的正常运行，避免不可预估的事情发生。）
3.3.2 如何退出SystemIdle 下图展示了如何退出System Idle模式进入RUN模式。
从图中可以看出，当CPU别WAKE-UP信号唤醒后，只需要将进入的步骤逆向恢复就可以了。在这里我就不详细说明了。 （大家如果想知道其他模式的进入和退出，还有每一个步骤的具体实现操作，大家则是可以参考NXP官方文档：《How to use i.MX RT Low Power Feature》以及NXP的官方例程：evkbimxrt1050_power_mode_switch_bm）。
———————————————— 版权声明：本文为「小猫爪」的原创文章
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发表于 2021-3-31 15:03:25
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