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基于Arduino的低功耗睡眠模式设计方案

电子设计 2021-01-13 17:00 次阅读

功耗是设备长时间连续运行而不断电的关键因素。因此,为了解决这个问题,几乎每个控制器都带有睡眠模式,这有助于开发人员设计电子设备以实现最佳功耗。休眠模式通过关闭未使用的模块将器件置于省电模式。

今天我们将了解Arduino睡眠模式(SleepMode)并使用Ammeter演示功耗。Arduino睡眠模式也称为Arduino省电模式(PowerSavemode)或Arduino待机模式(StandbyMode)。

Arduino睡眠模式

睡眠模式允许用户停止或关闭微控制器中未使用的模块,从而显着降低功耗。ArduinoUNO、ArduinoNano和Pro-mini配备了ATmega328P,它有一个欠压检测器(BOD),用于监控睡眠模式时的电源电压。

ATmega328P有六种睡眠模式:

pIYBAF_-tgmAa_0CAAFGMzyf0fU022.png

要进入任何睡眠模式,我们需要在睡眠模式控制寄存器(SMCR.SE)中启用睡眠位。然后,睡眠模式选择位选择Idle、ADCnoisereduction、Power-Down、Power-Save、Standby和ExternalStandby的睡眠模式。

内部或外部Arduino中断或复位可以将Arduino从睡眠模式唤醒。

空闲(Idle)模式

要进入空闲休眠模式,请写入控制器“000”的SM[2,0]位。此模式停止CPU,但允许SPI、2线串行接口、USART、看门狗、计数器、模拟比较器工作。空闲模式基本上停止CLKCPU和CLKFLASH。通过使用外部或内部中断,可以随时唤醒Arduino。

空闲睡眠模式的Arduino代码:

LowPower.idle(SLEEP_8S,ADC_OFF,TIMER2_OFF,TIMER1_OFF,TIMER0_OFF,SPI_OFF,USART0_OFF,TWI_OFF);

有一个用于在arduino中设置各种低功耗模式的库。因此,首先从给定链接下载并安装库,然后使用上面的代码将Arduino置于空闲睡眠模式。通过使用上面的代码,Arduino将进入8秒的睡眠状态并自动唤醒。正如您在代码中所看到的,空闲模式会关闭所有定时器、SPI、USART和TWI(2线接口)。

ADC降噪模式(ADCnoisereduction)

●外部复位

●看门狗系统复位

●看门狗中断

●欠压复位

●2线串行接口地址匹配

●INT上的外部电平中断

●引脚更改中断

●定时器/计数器中断

●SPM/EEPROM就绪中断

掉电模式(Power-DownMode)

掉电模式会停止所有生成的时钟,并且只允许异步模块的操作。可以通过将SM[2,0]位写入'010'来启用它。在此模式下,外部振荡器关闭,但2线串行接口、看门狗和外部中断继续运行。它只能通过以下方法之一禁用:

●外部复位

●看门狗系统复位

●看门狗中断

●欠压复位

●2线串行接口地址匹配

●INT上的外部电平中断

●引脚更改中断

用于掉电周期模式的Arduino代码:

LowPower.powerDown(SLEEP_8S,ADC_OFF,BOD_OFF);

该代码用于打开省电模式。通过使用上面的代码,Arduino将进入8秒的睡眠状态并自动唤醒。

我们还可以使用具有中断的掉电模式,其中Arduino将进入休眠状态,但仅在提供外部或内部中断时才会唤醒。

用于掉电中断模式的Arduino代码:

voidloop()

{

//Allowwakeuppintotriggerinterruptonlow.

attachInterrupt(0,wakeUp,LOW);

LowPower.powerDown(SLEEP_FOREVER,ADC_OFF,BOD_OFF);

//Disableexternalpininterruptonwakeuppin.

detachInterrupt(0);

//Dosomethinghere

}

省电模式(Power-Save)

要进入省电模式,我们需要将SM[2,0]引脚写入'011'。该睡眠模式类似于掉电模式,只有一个例外,即如果启用定时器/计数器,即使在睡眠时它也将保持运行状态。可以使用定时器溢出唤醒设备。

如果您没有使用时间/计数器,建议使用掉电模式而不是省电模式。

待机模式(Standby)

待机模式与掉电模式相同,它们之间的唯一区别是外部振荡器在此模式下保持运行。要启用此模式,请将SM[2,0]引脚写入“110”。

扩展待机模式(ExtendedStandby)

此模式类似于省电模式,只有振荡器保持运行的一个例外。当我们将SM[2,0]引脚写入'111'时,器件将进入扩展待机模式。从延长待机模式唤醒器件需要6个时钟周期。

需要的组件

●ArduinoUNO开发板

●DHT11温湿度传感器

USB电流

●面包板

●连接线

USB电流表

USB电流表是一种即插即用设备,用于测量任何USB端口的电压和电流。加密狗插入USB电源(计算机USB端口)和USB设备(Arduino)之间。该器件具有与电源引脚串联的0.05欧姆电阻,通过它可以测量所消耗的电流值。该设备配有四个七段显示屏,可立即显示连接设备消耗的电流和电压值。这些值以每三秒的间隔刷新。

o4YBAF_-tiCAOKPfAALBCCH9yL8026.png

电路原理图

o4YBAF_-tjSAH-3bAADYlj-mK98471.png

在上面的演示中演示了Arduino深度睡眠模式,Arduino插入USB电流表,然后将USB电流表插入笔记本电脑的USB端口。DHT11传感器的数据引脚连接到Arduino的D2引脚。

代码说明

首先包含DHT11传感器和LowPower库。要下载LowPower库,请单击此链接。然后我们定义了DHT11的数据引脚所连接的Arduino引脚编号,并定义了一个DHT对象。

#include

#include

#definedataPin2

dhtDHT;

在voidsetup()函数中,我们使用serial.begin(9600)启动了串行通信,这里9600是波特率。我们使用Arduino的内置LED作为睡眠模式的指示器。因此,我们将引脚设置为输出,将数字写入设置为低电平。

voidsetup(){

Serial.begin(9600);

pinMode(LED_BUILTIN,OUTPUT);

digitalWrite(LED_BUILTIN,LOW);

}

在voidloop()函数中,我们将内置LED设为HIGH,并从传感器读取温度和湿度数据。在这里,DHT.read11();函数是从传感器读取数据。计算完数据后,我们可以通过将值保存到任何变量来检查这些值。在这里,我们采用了两个浮点型变量't'和'h'。因此,温度和湿度数据在串口监视器上串行打印。

voidloop(){

Serial.println("GetDataFromDHT11");

delay(1000);

digitalWrite(LED_BUILTIN,HIGH);

intreadData=DHT.read11(dataPin);//DHT11

floatt=DHT.temperature;

floath=DHT.humidity;

Serial.print("Temperature=");

Serial.print(t);

Serial.print("C|");

Serial.print("Humidity=");

Serial.print(h);

Serial.println("%");

delay(2000);

在启用睡眠模式之前,我们正在打印“Arduino:-IamgoingforaNap”并使内置LED为低电平。之后,在代码中使用下面提到的命令启用Arduino睡眠模式。

下面的代码启用Arduino的空闲周期性睡眠模式,并提供8秒的睡眠。它将ADC、定时器、SPI、USART、2线接口转为OFF状态。

然后它会在8秒后自动从睡眠中唤醒Arduino并打印出“Arduino:-HeyIjustWokeup”。

Serial.println("Arduino:-IamgoingforaNap");

delay(1000);

digitalWrite(LED_BUILTIN,LOW);

LowPower.idle(SLEEP_8S,ADC_OFF,TIMER2_OFF,TIMER1_OFF,TIMER0_OFF,

SPI_OFF,USART0_OFF,TWI_OFF);

Serial.println("Arduino:-HeyIjustWokeup");

Serial.println("");

delay(2000);

}

因此,通过使用此代码,Arduino将在一分钟内唤醒24秒,并在36秒的剩余时间内保持睡眠状态,这将显着降低Arduino气象站的功耗。

pIYBAF_-tk6AMeV-AAUJaj1Q2nM456.png

因此,如果我们将Arduino与睡眠模式一起使用,我们可以将设备运行时间显著增加。
编辑:hfy

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HVLED001BTR STMicroelectronics HVLED001B高功率因数反激式控制器

STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 数字控制器

oelectronics STNRGPF02和STNRGPF12因数校正 (PFC) 数字控制器设计用于交错PFC升压拓扑,适用于大功率应用。STNRGPF02提供传统的涌入电流控制,通过基于继电器和限制器电阻器的机械解决方案来实现。STNRGPF12具有数字涌入电流控制功能,通过基于可控硅整流器的固态解决方案来实现。两款器件均可驱动多达2个交错通道。 STNRGPF02和STNRGPF12 PFC数字控制器在基于混合信号(模拟/数字)架构的应用中以固定频率在CCM中工作,具有平均电流模式控制。 这些控制器可通过专用软件工具 (eDesignSuite) 进行配置,以匹配各种特定应用。该工具可生成完整的原理图,其中包括完整的材料清单和最终二进制对象代码 (FW),可下载至IC。 特性 2个交错通道升压PFC 固定频率CCM平均电流模式 半数字架构 集成浪涌电流限制器功能 过流和热保护 软启动 切相功能 高工作频率 轻松集成其他应用 灵活的设计定制,可满足特...
发表于 10-29 12:07 50次 阅读
STNRGPF02TR STMicroelectronics STNRGPF02和STNRGPF12PFC 数字控制器

HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

oelectronics HVLED007电流模式PFC控制器采用特殊电路(输入电流整形器),支持高PF准谐振反激转换器从电源线中获取理论上的正弦输入电流。该IC具有一个控制输入,用于由光耦合器的光电晶体管驱动,以关闭二次侧稳压的隔离控制环路。然而,通过添加简单的外部电路,它也可用于关闭一次侧稳压的电压环路。 HVLED007具有各种保护特性,可处理过载、短路和过压情况。推拉输出电路输出级具有600mA拉电流和800mA灌电流能力,适用于大型MOSFET驱动器。得益于推拉输出电路级以及其他特性,该器件成为非常适合用于符合EN61000-3-2标准的SMPS(高达100W)的低成本解决方案。 HVLED007 PFC控制器是室内和室外固态照明应用的理想选择,具有低至-40°C的扩展工作温度范围,并可保证电气规格。 特性 对反激式PFC前置稳压器进行转换模式(准谐振)控制 专有的输入电流整形器,可实现最小的线路电流THD 用于隔离反馈和光耦合器驱动的控制输入 输出过压保护 过载和短路保护 低 (&le...
发表于 10-28 15:08 17次 阅读
HVLED007TR STM icroelectronics HVLED007电流模式PFC控制器

MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

MAX25612高压LED控制器是一款单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。这些应用包括远光灯、近光灯、日间行车灯 (DRL)、转向指示灯、雾灯和其他LED灯。该器件的输入电压范围为5V至48V,可以驱动一个LED灯串,最大输出电压为65V。MAX25612是完全同步型器件,适合需要同步整流的升压和降压-升压应用,可提供大于90%的效率。 MAX25612可检测LED灯串高侧的输出电流。需要进行高侧电流检测,以防止输出端到接地或电池输入端发生短路。该器件也是用于驱动LED的最灵活方案,支持升压、高侧降压或降压-升压模式配置。PWM输入提供高达5000:1的LED调光比,ICTRL输入在MAX25612中提供额外的模拟调光功能。MAX25612还包括一个FLT标志,用于指示灯串开路、灯串短路和热关断。MAX25612还支持内置扩频调制,以提高电磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地减少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的宽输入电压范围和+65V的最大升压输出 集成pMOS调光FET驱动器 用于模拟调光的ICT...
发表于 10-28 14:57 36次 阅读
MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

oelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板设计用于演示HVLED002控制器。HVLED002控制器管理主要由D1、L1和Q1组件组成的反向降压电路,能够提供大约700mA作为最大LED负载电流。外部0V至10V信号专门用于管理调光输出LED电流(最大值的1%至100%),具有模拟 (100%至10%) 和PWM (10%至1%) 控制功能。需要15V辅助电压才能为HVLED002控制器上电。 特性 VIN - 48VDC至60VDC;VAUX - 15VDC输入电压 LED输出电压:24VDC至48VDC LED输出电流:700mA(最大值) 调光:1%至100% 低于50mW(60VIN时)直流无负载 效率 满载:>97% >95%(负载超过20%时)(模拟#...
发表于 10-21 11:24 36次 阅读
EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS双路全桥驱动器 PWM电流控制器评估板

发表于 05-20 23:05 31次 阅读
EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS双路全桥驱动器 PWM电流控制器评估板

STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A数字控制器100瓦LED路灯照明评估板

STLUX385A数字控制器 高效率(92%) 初级侧控制 高达100瓦上(100伏,1 A或0.5 A 200 V) 适于LED连接单个隔离输出 宽输入电压范围:90 V至265 V AC 在STEVAL-ILL066V2评估板是一个完整的和可配置的解决方案,有效地控制使用STLUX385A数字控制器的单个,可调光,高亮度LED串。
发表于 05-20 23:05 47次 阅读
STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A数字控制器100瓦LED路灯照明评估板

ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 用户的ROM 390千字节 用户RAM的6个字节 2千字节NESCRYPT RAM的 48个字节用户EEPROM,包括128个字节的用户OTP区的 30年的数据保存在25℃下 在25℃下500000次擦/写 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 工作温度:-25°至+ 85°C 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 FIPS PUB 197兼容的AES加速器 使用看门狗和中断3个8位的定时器能力 ST23L48A设备是串行存取微控制器定制设计的用于安全智能卡应用程序。...
发表于 05-20 22:05 82次 阅读
ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

特性 增强型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 390个字节用户ROM 6字节用户RAM 2千字节NESCRYPT RAM 48个字节用户EEPROM包括128个字节的用户OTP区: 30年的数据保存 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 硬件安全增强DES加速器 与看门狗和中断能力三个8位定时器 3V和5V电源电压范围 外部时钟频率高达10 MHz 高性能 CPU时钟频率高达29 MHz的 省电待机状态 联系分配与ISO / IEC兼容:通过提供7816-3标准 异步收发器(IART),用于高速串行数据支持(ISO / IEC 7816-3和EMV™兼容) ESD prote ction大于5千伏(HBM)用于接触焊盘和4千伏用于非接触垫 接触设有 与ISO / IEC 14443个类型B标准的要求 13.56MHz载波频率 RF帧至多512字节 RFUART(RF通用异步收发器)高达848千位/秒 0.5千字节专用RFUART RAM BPSK - NRZ负载调制(卡到读取器) 8%至14%幅度调制的接收(读取器到卡)作为最小的范围 通过CPU的时钟频率高达设置到29兆赫加上时钟频率增强的RF性能分频器 安全性...
发表于 05-20 22:05 110次 阅读
ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
发表于 05-20 20:05 178次 阅读
STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

尔® VR13 6 + 1相紧凑数字控制器 VR13符合25MHz的SVID总线rev.1.7 高性能数字控制回路(数字STVCOT™) 专有自动调谐技术 通过PMBus的完全可配置的™ AutoDPM - 自动动态相位管理 远程感; 0.5%Vout的精度与校准 使用校准 在PM6776是被设计为功率英特尔VR13处理器的高性能数字双控制器电流监测信号:所有所需的参数是通过PMBus的™接口编程。
发表于 05-20 19:05 74次 阅读
PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

的单IC应用板专用于VNH7070AY 提供电连接和热散热,易于成型 EV-VNH7070AY为您提供了一种简单的方法,以ST的VIPower M0-7 H桥驱动器连接到现有的原型电路。该评估板自带预装配有VNH7070AY H桥。电气元件的车载最小设定(作为用于设备数据表建议)使用户能够直接连接的负载,在电源与所述微控制器在没有外部部件的设计和连接的任何额外的努力。
发表于 05-20 18:05 45次 阅读
EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

4个STPMs计量 用于保存参数EEPROM支持(可选) USB虚拟Com端口(VCP),用于支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用于通过USB发送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32处理程序和驱动程序支持基于立方MX 使用STPM3x和STM32F407装置中的固件实现的三相应用的开发。它已经开发了基于STM32F407VGT与EVALSTPM32接口的STM32F4发现套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
发表于 05-20 15:05 32次 阅读
STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

包STM32微控制器ARM ®皮质® -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube开发框架 在其他STM32平台便携式 基于RS-485通信的PC接口 通信层用于交换主站和传感器节点 传感器配置和传感器数据采集 快速傅立叶变换(FFT)运算,以评估振动谱 此试剂盒包括用于一个完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1评估板,以促进在配置中,数据交换和处理方面的系统管理。它是基于STM32CubeHAL库,并使用功能强大的STM32CubeMX工具来配置微控制器和更新而不会丢失数据的创建工作区。...
发表于 05-20 15:05 77次 阅读
STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

固件实施例来构建应用程序状态监测和预测性维护基于三维数字加速度计,环境和声学MEMS传感器 中间件包括算法为先进的时间和频率域信号处理振动分析 可编程FFT大小(512,1024或2048点) 可编程FFT平均和重叠 可编程窗(平顶,汉宁,汉明) 速度RMS均线,加速度最大峰值 中间件集成麦克风算法: PDM到PCM 声压 音频FFT 固件包STM32F469AI开发了在不同的微控制器系列便于携带 PC数据监视通过任何游离终端模拟器 示例示范固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口评估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT状态监测固件配置成与STSW-IDP4PREDMNT相互作用,并且允许经由STM32MP157C-DK2网关数据上传至云。 在固件包旨在帮助您开发基于状态监测的工业预测性维护解决方案。...
发表于 05-20 14:05 26次 阅读
STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

包与应用实例的二进制为STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源输送适配器。 应用固件基于所述认证X-CUBE-USB-PD软件设计的ARM ® 32位皮质® -M0 STM32F051 MCU和PD3.0认证STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW软件包被设计为支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源输送适配器参考设计。
发表于 05-20 13:05 44次 阅读
STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

62A IO-Link通信收发器装置IC集成在STEVAL-IOD003V1评估板的管理驱动程序层 GPIO和IRQ的配置 用于接收和发射I / Q信道控制 故障中断处理 用于控制L6362A设备 易于在不同的微控制器系列可移植性示例应用程序,这要归功于STM32Cube 自由的,用户友好许可证条款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1评估板它集成了L6362A IO-的评估软件链路收发器设备。
发表于 05-20 13:05 58次 阅读
STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

压范围:90至265 VAC 最小线频率(f →):47赫兹 稳压输出电压:400伏 额定输出功率:100W 最大2F →输出电压纹波:20 V峰峰值 保持时间:10毫秒(V DROP 后保持时间:300 V) 最小开关频率:40千赫 最低估计效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高环境温度:50℃ PCB类型和大小:单面为35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的过渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,宽范围的电源输入,PFC预调节器适用于镇流器,适配器,平面屏幕显示器,并且所有具有SMPS以满足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法规。...
发表于 05-20 12:05 87次 阅读
EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

RS232端口连接与微控制器 自动COM连接 L9177A SPI寄存器读取和写入 能够生成可编程durationactuations 可能性控制L9177A并行致动。 在STSW-L9177A是一个图形用户界面(GUI),其允许以初始化并通过SPI协议改变参数控制EVAL-L9177A评估板,管理并行PWM输入和读出的输出。该L9177A GUI已经使用Labview的开发和其使用,如微控制器接口,在SPC56M发现板。
发表于 05-20 12:05 87次 阅读
STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面
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