SX1278与STM8L的精美结合

 

转发请注重原创出处，谢谢!

 

一.   引言

 

能耗对于电池供电的产品来说是一个重大的问题，一旦电能耗尽设备将“罢工”，在某些场合电能意味着电子产品的生命。物联网时代将会有越来越多电池供电的设备通过无线通信连接，降低能耗再次摆在工程师的桌面上—解决它。不但具备空旷环境传输5km的超长距离优势，还将休眠能耗降低到极致(0.4uA，带RTC为1.4uA)。我们是怎么做到的呢？接下来，一步一步解密。

二.   硬件设计

1.   选用低功耗器件

终端MCU选用STM8L151C8T6，它属于超低功耗，不带RTC休眠为400nA，带RTC下休眠为1.4uA。该MCU拥有较大的RAM(4KB)和自带EEPROM(2KB)，不用扩展外部存储设备，进行一步降低功耗和成本。

终端射频芯片选用SX1278，在休眠模式下，该芯片功耗低至忽略不计。

2.   尽可能快地让射频模块休眠

SX1278属于LoRa TM扩频调制技术，它的远距离优势得益于调制增益，不是靠增大发射功率(那将消耗更多电能)。该射频芯片的电流消耗如下：休眠<0.2uA，空闲=1.6mA，接收=12mA，发射(最大功率)=120mA.

终端MCU通过“中断+定时器超时”方式控制SX1278，一旦射频完成发送或接收，立即进入休眠模式。

 

第一：

虽然MCU是停机了，但是电路板还有其他的芯片在工作，它们仍然在消耗电量，所以我们在停机前应该要把其他芯片给关闭（可以通过特定的指令或者片选线）。条件好的可以直接用切断它们的电源。

第二：

我是这样理解的：进入停机模式后，只是MCU中最耗电的内核部分被关了，而所有寄存器和内存中的值是保持不变的，所以它的外设还在消耗电量，所以我们要在停机之前把开启的外设给关了。这里要注意一点：外设开启时是先开时钟再设置寄存器，关闭时先清除寄存器再关闭时钟。我是这样理解的：操纵一个外设的寄存器肯定是需要时钟的，如果我们先把时钟给关了，那么还怎么操作寄存器呢，如果光关了时钟，不清寄存器的相应位，那么外设还处于“静态耗电”的状态。在研究低功耗的过程中，我被这个坑了好久。关于这一点的实例可以参考这篇博客：

http://blog.csdn.net/qq_25186745/article/details/52777375

第三：

关于IO口的电平，这个是非常重要的一点，和之前提到的外设一样，GPIO也是一种外设，但是特殊的是，这个外设是和芯片外部直接打交道的，如果GPIO外部接了个上拉电阻，而你在停机之前设置的IO口是低电平的，那么电流不就通过电阻，流到IO口里来了，比如正常的说接了个10k的上拉电阻，接到3.3v电压上，那么电流就是330uA,这个值可不小呢，stm8l在停机时极限最小电流好像能达到0.4uA。那么你这个电路就是因为这个电阻，停机电流比别人大了将近800倍了，那么假如你的产品能待机1年，人家待机800年，这还怎么比？所以IO口是绝对不能被忽视的。stm8l芯片复位以后所有引脚都是浮空输入模式，理论上悬浮空输入时IO口的状态为高阻态是最省电的，那么我们只要把所有IO都DeInit就可以了。但是事实上不是，我把没有用到的管脚全部推挽输出高电平或低电平，不用的外部晶振的引脚要改为上拉输入才省电，外部有上拉下拉电阻的引脚分别推挽输出高电平和低电平，一般电路中上拉电阻比较多（比如IIC的总线外部都有上拉的）。和外部芯片相连的引脚都推挽输出低电平，因为外部芯片断电后所有引脚都是高阻态或接地的吧，如果你弄个高电平，就可能会有电流流过去。

但是。。但是。。。。但是。。。。。。不是所有STM8L系列的芯片GPIO都是一样的。

比如

/ 所有端口输出开漏，低电平

    GPIO_Init(GPIOA, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Low_Slow);

    GPIO_Init(GPIOB, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Low_Slow);

    GPIO_Init(GPIOC, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Low_Slow);

    GPIO_Init(GPIOD, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Low_Slow);

    GPIO_Init(GPIOE, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Low_Slow);

    GPIO_Init(GPIOF, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Low_Slow);

    GPIO_Init(GPIOG, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Low_Slow);

 

或者

 

/ 所有端口输出开漏，高电平

    GPIO_Init(GPIOA, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Hig_Slow);

    GPIO_Init(GPIOB, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Hig_Slow);

    GPIO_Init(GPIOC, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Hig_Slow);

    GPIO_Init(GPIOD, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Hig_Slow);

    GPIO_Init(GPIOE, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Hig_Slow);

    GPIO_Init(GPIOF, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Hig_Slow);

    GPIO_Init(GPIOG, GPIO_Pin_All, GPIO_Mode_Out_OD_Hig_Slow);

 

或者是输入上拉，输入浮空。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。功耗是完全不一样的

精品来了

经过很长的努力，终于把SX1278和STM8L的总体功耗降低为 1.4ua。是的，你没有听错，1.4ua

 

 

 

模块再发送的时候功耗在65ma--120ma

 

工程程序https://download.csdn.net/download/u013184273/10932372

电路图https://download.csdn.net/download/u013184273/10932365

 

其中电路图是CADENCE才能打开。