Microchip 系列：SAM L21 系列 (超低功耗)_（14）.系统级设计与集成.docxVIP

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系统级设计与集成

在上一节中，我们讨论了SAML21系列单片机的基本架构和特性。接下来，我们将深入探讨如何在系统级进行设计与集成，以充分发挥其超低功耗的优势。系统级设计不仅仅是硬件和软件的简单组合，而是需要综合考虑功耗、性能、可靠性和成本等方面的因素。本节将涵盖以下几个方面：

电源管理

低功耗模式

系统时钟配置

外设集成

通信接口设计

存储器管理

安全与加密

调试与测试

1.电源管理

电源管理是超低功耗系统设计中的关键环节。SAML21系列单片机提供了多种电源管理功能，包括低功耗模式、可编程的电源电压和电流监控等。通过合理配置这些功能，可以显著降低系统的功耗。

1.1电源域

SAML21系列单片机具有多个电源域，每个电源域可以独立设置电源电压和电流。电源域的划分有助于在不同的工作模式下优化功耗。例如，可以在休眠模式下关闭不常用的电源域，仅保留必要的部分。

1.2电源模式

SAML21系列单片机支持多种电源模式，包括正常模式、空闲模式、待机模式和休眠模式。每种模式都有不同的功耗和唤醒时间。通过合理选择电源模式，可以在不影响系统性能的前提下，最大限度地降低功耗。

1.3电源管理配置

电源管理配置可以通过软件进行，主要涉及以下几个寄存器：

PM(PowerManager)寄存器：用于配置电源模式。

BOD(Brown-OutDetector)寄存器：用于配置低电压检测。

VREG(VoltageRegulator)寄存器：用于配置电压调节器。

示例代码：配置电源模式

#includesam.h

voidconfigure_power_mode(void){

//配置电源管理模块

PM-SLEEPSEL.bit.SLPSEL=0x01;//选择空闲模式

PM-STDBYCFG.bit.STDBYCFG=0x02;//选择待机模式

//配置低电压检测

BOD33-CTRLA.bit.ENABLE=1;//使能低电压检测

BOD33-CTRLB.bit.LVL=0x03;//设置低电压检测阈值

//配置电压调节器

VREG-CTRLB.bit.OUTPUT=0x01;//设置输出电压

VREG-CTRLA.bit.ENABLE=1;//使能电压调节器

}

2.低功耗模式

SAML21系列单片机的低功耗模式是其超低功耗特性的关键。通过合理使用这些模式，可以显著降低系统的功耗。常见的低功耗模式包括空闲模式、待机模式和休眠模式。

2.1空闲模式

在空闲模式下，CPU停止工作，但系统时钟和外设继续运行。这种模式适用于需要保持某些外设活动但不进行CPU计算的情况。

2.2待机模式

在待机模式下，CPU和大多数外设停止工作，但仍保留RAM和寄存器内容。这种模式适用于需要快速唤醒的场景。

2.3休眠模式

在休眠模式下，CPU和所有外设停止工作，仅保留最基本的电源供应。这种模式适用于长时间不活动的场景。

示例代码：进入休眠模式

#includesam.h

voidenter_sleep_mode(void){

//关闭所有外设

PM-APBCMASK.bit.SERCOM0_=0;

PM-APBCMASK.bit.SERCOM1_=0;

PM-APBCMASK.bit.SERCOM2_=0;

PM-APBCMASK.bit.SERCOM3_=0;

PM-APBCMASK.bit.TCC0_=0;

PM-APBCMASK.bit.TCC1_=0;

PM-APBCMASK.bit.TCC2_=0;

PM-APBCMASK.bit.TC3_=0;

PM-APBCMASK.bit.TC4_=0;

PM-APBCMASK.bit.TC5_=0;

PM-APBCMASK.bit.PWM_=0;

PM-APBCMASK.bit.I2S_=0;

PM-APBCMASK.bit.PCC_=0;

//配置电源管理模块

PM-SLEEPSEL.bit.SLPSEL=0x01;//选择空闲模式

PM-STDBYCFG.bit.STDBYCFG=0x02;//选择待机模式

//进入休眠模式

__WFI();//等待中断