【BLE】-CC2541低功耗测试实验－芯片验证篇

实验介绍

通过查看芯片手册cc2541的电气特性表，cc2541低功耗(LowPower)有三种状态:PowerMode1（简称：PM1）、PowerMode2（简称：PM2）、PowerMode3（简称：PM3）。

描述：

• PM1: 4-μs Wake-up
• PM2: Sleep Timer On
• PM3: External Interrupts

它们分别对应功耗的典型值（单位：μA）如下表：

LowPowerState	Typical value
PM1	270μA
PM2	1μA
PM3	0.5μA

实验条件

• 硬件：CC2541调试的电路板（保证电路板所有的外设都是处于断开状态）、CCDebugger调试仿真器、电流表。
• 软件：IAR IDE。

实验说明

本实验是要验证CC2541芯片在三种不同的状态下负载电流值大小，所以说，我会在系统上电后直接配置完所有PIN脚状态以及相应的模式，然后，观察电流表电流值的变化。

伪代码实现：

1. /*配置PIN脚的状态*/
2. /*配置LowPowerMode状态*/
3. /*直接进入while状态*/

注意事项：
1. 因为配置完直接就进入了while(1)循环，调试的时候一定要把看门狗去掉，剔除宏WDT_USED。
2. 烧录完代码后，切记一定要拔掉CCDebugger仿真器，仿真器本身也消耗电流。

实验过程

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实验一

描述：

• 配置所有的管脚为general IO；
• 配置所有的管脚方向为输入；
• 配置所有的管脚配置为上拉状态(P1.0 和 P1.1没有上拉下电阻，除外，详情见datasheet)；
• 配置寄存器进入Power Mode 1(PM1)状态

代码实现：

P0SEL=0x00;
P1SEL=0x00;
P2SEL=0x00;

P0DIR=0x00;
P1DIR=0x00;
P2DIR=0x00;

P0INP=0x00;
P1INP=0x00;
P2INP=0x00;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;
while(1);

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实验二

描述：

• 配置所有的管脚为general IO；
• 配置所有的管脚方向为输入；
• 配置所有的管脚配置为上拉状态(P1.0 和 P1.1没有上拉下电阻，除外，详情见datasheet)；
• 配置寄存器进入Power Mode 2(PM2)状态

代码实现：

P0SEL=0x00;
P1SEL=0x00;
P2SEL= 0x00;

P0DIR=0x00;
P1DIR=0x00;
P2DIR=0x00;

P0INP=0x00;
P1INP=0x00;
P2INP=0x00;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
PCON = 1;

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实验三

描述：

• 配置所有的管脚为general IO；
• 配置所有的管脚方向为输入；
• 配置所有的管脚配置为上拉状态(P1.0 和 P1.1没有上拉下电阻，除外，详情见datasheet)；
• 配置寄存器进入Power Mode 3(PM3)状态

代码实现：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0x00;
P1INP = 0x00;
P2INP = 0x00;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;

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实验四

描述：

• 配置所有的管脚为general IO；
• 配置所有的管脚方向为输入；
• 配置所有的管脚配置为下拉状态(P1.0 和 P1.1没有上拉下电阻，除外，详情见datasheet)；
• 配置寄存器进入Power Mode 1(PM1)状态

代码实现：

P0SEL=0x00;
P1SEL=0x00;
P2SEL=0x00;

P0DIR=0x00;
P1DIR=0x00;
P2DIR=0x00;

P0INP=0x00;
P1INP=0x00;
P2INP=0x00;
P2INP |=BV(5);
P2INP |=BV(6);
P2INP |=BV(7);

SLEEPCMD &= ~BV(0);
SLEEPCMD &= ~BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;
while(1)

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实验五

描述：

• 配置所有的管脚为general IO；
• 配置所有的管脚方向为输入；
• 配置所有的管脚配置为下拉状态(P1.0 和 P1.1没有上拉下电阻，除外，详情见datasheet)；
• 配置寄存器进入Power Mode 2(PM2)状态

代码实现：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0x00;
P1INP = 0x00;
P2INP = 0x00;
P2INP |= BV(5);
P2INP |= BV(6);
P2INP |= BV(7);

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
PCON = 1;
while(1);

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实验六

描述：

• 配置所有的管脚为general IO；
• 配置所有的管脚方向为输入；
• 配置所有的管脚配置为下拉状态(P1.0 和 P1.1没有上拉下电阻，除外，详情见datasheet)；
• 配置寄存器进入Power Mode 2(PM2)状态

代码实现：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0x00;
P1INP = 0x00;
P2INP = 0x00;
P2INP |= BV(5);
P2INP |= BV(6);
P2INP |= BV(7);

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;
while(1);

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实验七

描述：

• 配置所有的管脚为general IO；
• 配置所有的管脚方向为输入；
• 配置所有的管脚配置为高阻状态(P1.0 和 P1.1没有上拉下电阻，除外，详情见datasheet)；
• 配置寄存器进入Power Mode 1(PM1)状态

代码实现：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0xFF;
P1INP = 0xFC;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
PCON = 1;
while(1);

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实验八

描述：

• 配置所有的管脚为general IO；
• 配置所有的管脚方向为输入；
• 配置所有的管脚配置为高阻状态(P1.0 和 P1.1没有上拉下电阻，除外，详情见datasheet)；
• 配置寄存器进入Power Mode 2(PM2)状态

代码实现：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0xFF;
P1INP = 0xFC;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(1);
PCON = 1;
while(1);

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实验九

描述：

• 配置所有的管脚为general IO；
• 配置所有的管脚方向为输入；
• 配置所有的管脚配置为高阻状态(P1.0 和 P1.1没有上拉下电阻，除外，详情见datasheet)；
• 配置寄存器进入Power Mode 3(PM3)状态

代码实现：

P0SEL = 0x00;
P1SEL = 0x00;
P2SEL = 0x00;

P0DIR = 0x00;
P1DIR = 0x00;
P2DIR = 0x00;

P0INP = 0xFF;
P1INP = 0xFC;

SLEEPCMD &= ~ BV(0);
SLEEPCMD &= ~ BV(1);
SLEEPCMD |= BV(0);
SLEEPCMD |= BV(1);
PCON = 1;
while(1);

实验结果

电阻状态\模式	PowerMode 1	PowerMode 2	PowerMode 3
上拉	254.2μA	1.2μA	0.4μA
下拉	254.4μA	1.2μA	0.37μA
高阻	601.3μA	182.4μA	398.9μA

实验结论

• 在PIN脚没有外设的情况下，应该把PIN脚配置成确定的状态，非确定的状态（高阻状态）会带来高功耗的电流。
• PIN脚有外设连接的情况下，需要根据实际的情况作出相应的配置，以达到最低功耗的效果。