电源管理单元（PMU）详解：电源域、省电模式与案例实现

电源管理单元（PMU）详解：电源域、省电模式与案例实现

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/ic2121/article/details/144872010

电源管理单元（PMU）是嵌入式系统中重要的硬件模块，负责系统的电源管理和省电模式控制。本文将详细介绍PMU的各个电源域、省电模式以及如何通过代码实现不同模式的切换。

一、电源管理单元（PMU）概述

PMU全称Power Management Unit，电源管理单元。它主要负责系统的电源管理和省电模式控制。

1. 电源域

PMU包含三大电源域：

• VDD / VDDA域
  
  提供以下模块的供电：

• 看门狗

• 主频晶振

• 内部晶振

• ADC和DAC

• LDO电源转换

• 上电复位

• 锁相环

• 备份域
  备份域提供以下供电：

• 外部低频时钟晶振

• RTC

• 上电复位

• 电源转换

• 1.2V域
  
  主要提供：

• AHB高速总线的供电

• APB外设总线的供电

• 内存

• Cortex-M4的供电

二、省电模式介绍

1. 省电模式分类

总共有三个省电模式：

• 睡眠模式
• 深度睡眠模式
• 待机模式

2. 各种模式的供电情况

• 睡眠模式：仅关闭Cortex-M4的供电
• 深度睡眠模式：关闭1.2V域中的所有供电；同时关闭VDD/VDDA域中的HXTAL、IRC16M、PLLs
• 待机模式：关闭1.2V域中的所有供电；同时关闭VDD/VDDA域中的LDO、IRC16M、HXTAL、PLLs

3. 模式总结

三、WFI和WFE指令

在ARM架构中，WFI（Wait For Interrupt）和WFE（Wait For Event）是用于使处理器进入低功耗状态的指令。

• WFI指令：使处理器进入等待中断状态，直到有中断请求到达。
• WFE指令：使处理器进入等待中断或事件状态，可以等待中断或事件中的任何一个。

四、案例需求

本案例实现以下功能：

• 让LED1每间隔500ms闪烁
• 通过串口切换省电模式
• 通过按键切换LED2和LED3的状态

五、模式初始化

1. 睡眠模式

static void sleep_mode() {
    // 电池管理单元时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);
    // 进入睡眠模式
    pmu_to_sleepmode(WFI_CMD);
}

2. 深度睡眠模式

static void deepsleep_mode() {
    // 电池管理单元时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);
    // 进入深度睡眠模式
    pmu_to_deepsleepmode(PMU_LDO_LOWPOWER, PMU_LOWDRIVER_ENABLE, WFI_CMD);
}

3. 待机模式

static void standby_mode() {
    // 电池管理单元时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);
    pmu_wakeup_pin_enable();
    // 进入待机模式
    pmu_to_standbymode();
}

六、完整源码

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "Usart0.h"

// 省电模式函数定义（略）

void Usart0_on_recv(uint8_t* data, uint32_t len) {
    printf("recv: %s\r\n", data);

    if(data[0] == 0x00) {
        printf("sleep mode \r\n");
        sleep_mode();
    } else if(data[0] == 0x01) {
        printf("deepsleep mode \r\n");
        deepsleep_mode();
        SystemInit();
    } else if(data[0] == 0x02) {
        printf("standby mode \r\n");
        standby_mode();
    }
}

// EXTI配置函数定义（略）

void EXTI0_IRQHandler() {
    // EXTI0中断处理（略）
}

void EXTI1_IRQHandler() {
    // EXTI1中断处理（略）
}

int main(void)
{
    systick_config();
    Usart0_init();
    EXTI0_config();
    EXTI1_config();

    // LED初始化（略）

    while(1) {
        gpio_bit_toggle(GPIOE, GPIO_PIN_3);
        delay_1ms(500);
    }
}

七、注意事项

• 中断优先级配置为NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2情况下：
• 串口的抢占优先级不能设置为0，否则系统无法正常睡眠
• 深度睡眠的外部中断的抢占优先级必须设置为0或1，否则无法正常唤醒

八、总结

• 普通睡眠：任何中断都会唤醒。
• 深度睡眠: 唤醒中断睡眠优先级要高一些。
• 待机：会重启，不会走下面。