2. 如何測(cè)量MSP430的功耗？

就如何測(cè)量MSP430功耗，我來分享一下我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)。

一、未使用的GPIO的處理

     為了使MSP430最大限度的達(dá)到低功耗，對(duì)于MSP430未使用的GPIO而言，應(yīng)該將其設(shè)置為輸出；或者是設(shè)置為輸入，但是將管腳的電平固定，可以通過外部電路將管腳連接至Vcc或者GND,也可使能內(nèi)部上下拉電阻，將管腳電平固定。

    對(duì)于MSP430而言，大部分情況下，測(cè)量到的功耗與datasheet不符均是由對(duì)MSP430未使用的GPIO處理不當(dāng)引起的。默認(rèn)情況下，MSP430的GPIO是作為輸入的，其等效電路如下圖所示，為推挽模式：

    當(dāng)GPIO管腳配置為輸入管腳且外部電平處于浮動(dòng)狀態(tài)時(shí)(0

    如果要與別家的MCU比較功耗時(shí)，切記一定要在相同的前提條件下比較才有意義。而MSP430的BOR功能在7種LPM mode下均是打開的，且?guī)缀跏橇愎牡摹?/p>

三、測(cè)量MSP430處于LPM4/LPM3 mode下的功耗

    為了更準(zhǔn)確的測(cè)量整個(gè)用戶應(yīng)用的功耗并且使得最大限度的降低整個(gè)應(yīng)用的功耗，建議先對(duì)MSP430處于LPM4/LPM3模式下時(shí)，板子的整體功耗進(jìn)行測(cè)量。在LPM4,LPM3模式下，將MSP430功耗與數(shù)據(jù)手冊(cè)調(diào)至一致后，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行其他情況下功耗的測(cè)量。

1.低功耗測(cè)試程序的編寫

a. LPM4 低功耗測(cè)試程序編寫

         LPM4低功耗測(cè)試程序的編寫，建議參考Wolverine MSP430FR5969 LPM4 code example，如下圖所示，注意事項(xiàng)主要有：當(dāng)作為輸入時(shí)，將GPIO狀態(tài)固定, 不讓其受外部浮動(dòng)電平的影響。示例中，GPIO設(shè)置為輸入，但是使能其內(nèi)部下拉電阻將GPIO的狀態(tài)固定了。當(dāng)然也可以直接將GPIO配置為輸出。另外，注意將不必要的模塊均關(guān)掉，以避免不必要的功耗增加。例如：MSP430FR5739, 在LPM4下，記得將參考源REF關(guān)閉。

  REFCTL0 |= REFTCOFF;

  REFCTL0 &= ~REFON;

b. LPM3 低功耗測(cè)試程序編寫

         首先需要明白，對(duì)于LPM3 mode下功耗的測(cè)試，需要選定ACLK的時(shí)鐘源, 是內(nèi)部VLO還是LFXT1。因?yàn)樵贚PM3下，MSP430的系統(tǒng)時(shí)鐘只有ACLK可用，MCLK和SMCLK均不可用。而當(dāng)ACLK的時(shí)鐘源選擇不同時(shí)，LPM3 mode下，MSP430的功耗是不同的。以MSP430G2553為例，其數(shù)據(jù)手冊(cè)中寫明，LPM3下，ACLK=LFXT1時(shí)，功耗約為0.7uA;而LPM3下，ACLK=VLO時(shí)，功耗約為0.5uA。

另外，在測(cè)量時(shí)，為確保程序成功跑到LPM3模式下。最好能夠在進(jìn)入LPM3之前有個(gè)指示，譬如讓某個(gè)LED燈亮0.5s再滅掉。一定要記得進(jìn)入LPM3時(shí)，滅掉LED, 因?yàn)橐粋€(gè)LED燈亮，本身就很耗電的，有時(shí)會(huì)高達(dá)2mA。而為什么要有指示呢？是因?yàn)楫?dāng)采用LFXT1作為ACLK時(shí)鐘源時(shí)，在程序中需要check LFXT1是否成功起振，萬(wàn)一用戶忘記焊LFXT1，或者是低頻晶體沒有起振，那么就會(huì)導(dǎo)致程序一直處于check flag,而不會(huì)進(jìn)入LPM3。在這些情況下，如果沒有指示，當(dāng)對(duì)功耗測(cè)量時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果與數(shù)據(jù)手冊(cè)上LPM3下的功耗不符。

另外，切記判斷LFXT1是否起振，千萬(wàn)不要直接用示波器測(cè)量低頻晶體的管腳，因?yàn)長(zhǎng)FXT1本身是非常脆弱的，一旦外部有波動(dòng)，就會(huì)停振。建議將LFXT1作為ACLK時(shí)鐘源，然后將ACLK從對(duì)應(yīng)管交輸出后，用示波器進(jìn)行觀察。

2. MSP430低功耗的測(cè)量硬件注意事項(xiàng)

         為保證功耗測(cè)試的準(zhǔn)確性，請(qǐng)盡量少接外圍電路，除非是想測(cè)量特定外設(shè)的功耗。如果使用MSP430 value line的launchpad進(jìn)行測(cè)量時(shí)，記得將其EMULATION部分的5個(gè)跳線去掉，直接從板下端的Vcc, GND進(jìn)行供電和功耗測(cè)量。因?yàn)槿绻蝗サ舻脑挘珽MULATION部分的電路也會(huì)耗電的。

         如果硬件電路時(shí)用戶自己設(shè)計(jì)的，測(cè)量LPM3,LPM4下面的功耗時(shí)，最好不要焊接MSP430相關(guān)的其他電路。如果已經(jīng)焊接了的話，那么MSP430 GPIO的狀態(tài)配置一定要根據(jù)外部硬件電路的設(shè)計(jì)來配置。如果功耗大于MSP430數(shù)據(jù)手冊(cè)上處于LPMx的功耗的話，可以嘗試更改GPIO的配置，來時(shí)系統(tǒng)功耗達(dá)到最低。

四.MSP430功耗的測(cè)量

         無(wú)論何種情況下，MSP430的功耗測(cè)量，一定要注意前提條件。對(duì)想要測(cè)試的MSP430的工作狀態(tài)進(jìn)行規(guī)劃，確定此時(shí)MSP430工作的供電電壓，溫度，主頻，可用資源等，然后再測(cè)量。使用Power Supply 輸出固定電壓給測(cè)試板，例如3V。

1. 固定工作模式（固定功耗的測(cè)量）

如果用戶程序的編寫，MSP430一直處于某種固定的模式下的話，即其功耗是固定的話，可以將萬(wàn)用表調(diào)至測(cè)試電流檔直接串聯(lián)進(jìn)入供電線路，即可直接觀察到此時(shí)電流值。

我曾經(jīng)用過測(cè)量精度為6位半的儀器：Agilent 34401A Digit Multimeter 和 RIGOL DM3061 Digital Multimeter，均可以精確的測(cè)量到MSP430FR5969處于LPM3下0.7uA的電流。

2. MSP430在active和LPMx mode下切換時(shí)功耗以及上電初始化功耗的測(cè)量

         雖然高級(jí)萬(wàn)用表，有對(duì)電流進(jìn)行累計(jì)測(cè)量求平均的功能，但是其測(cè)量結(jié)果還是不夠精確，并且一般而言，用戶的程序在開始一般都有初始化過程，有時(shí)初始化過程還分很多段，當(dāng)用戶想要測(cè)量初始化過程不同時(shí)間段對(duì)應(yīng)的功耗時(shí)，將萬(wàn)用表串聯(lián)入供電線路就無(wú)法完成這個(gè)功能了。此時(shí)，建議用戶使用示波器測(cè)量串聯(lián)入供電線路精密電阻兩端的電壓的方法，來對(duì)系統(tǒng)的功耗有個(gè)更直觀，精確且有說服力的測(cè)量。具體的方法是，用一個(gè)約為10~20歐的精密電阻（誤差為1%甚至更低）串聯(lián)入供電線路中，然后用示波器直接觀察此電阻兩端電壓的變化，測(cè)出各個(gè)階段，各個(gè)工作模式下電阻兩端的電壓值，而后處于電阻值即可得到對(duì)應(yīng)的工作電流。

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