Microchip 系列：SAM L21 系列 (超低功耗)all.docxVIP

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引言

MicrochipSAML21系列是基于ARMCortex-M0+内核的超低功耗单片机（MCU）系列，广泛应用于各种需要长时间运行且功耗极低的嵌入式系统。本节将详细介绍SAML21系列的超低功耗特性、电源管理机制以及如何在实际应用中实现低功耗设计。

超低功耗特性

SAML21系列的超低功耗特性主要体现在以下几个方面：

1.低功耗模式

SAML21系列支持多种低功耗模式，包括：

ActiveMode：正常运行模式，功耗较高。

IdleMode：CPU停止运行，但外设继续工作。

SleepMode：CPU和大部分外设停止运行，仅保留必要的时钟和电源管理。

StandbyMode：深度睡眠模式，仅保留RTC和一些低功耗外设。

OffMode：完全断电，仅保留唤醒功能。

2.低功耗外设

SAML21系列集成了多种低功耗外设，如：

低功耗定时器（LPTIM）：在低功耗模式下仍然可以运行的定时器。

低功耗UART（LPUART）：支持在低功耗模式下进行通信。

低功耗SPI和I2C：在低功耗模式下仍然可以进行数据传输。

低功耗ADC：支持在低功耗模式下进行模数转换。

3.电源管理

SAML21系列提供了灵活的电源管理机制，包括：

多电源域：支持不同的电源域，可以在不同模式下关闭或降低某些电源域的功耗。

动态电压调节：根据系统负载动态调整电源电压，进一步降低功耗。

低功耗时钟源：提供了多种低功耗时钟源，如32kHz晶振和内部RC振荡器。

实现低功耗设计

在实际应用中，实现低功耗设计需要综合考虑硬件配置、软件优化和系统架构。以下是一些实现低功耗设计的关键技术和方法。

1.硬件配置

选择合适的电源

选择合适的电源是实现低功耗设计的基础。SAML21可以使用多种电源，包括：

外部电源：如锂电池或AAA电池。

内部电源：如内部的LDO电源。

配置低功耗时钟源

配置低功耗时钟源可以显著降低系统的功耗。以下是一个配置32kHz晶振的代码示例：

//配置32kHz晶振

voidconfigure_32kHz_oscillator(void){

//使能外部32kHz晶振

OSC32CTRL-XTAL32OSCCTRL_XTAL32CTRL_OSC32EN(1);

//等待晶振稳定

while(!(OSC32CTRL-STATUSOSC32CTRL_STATUS_X32OSCRDY)){

//等待

}

//使能32kHz时钟

PM-APBAMASK|=PM_APBAMASK_OSC32CTRL_;

GCLK-GCLK_CLKCTRL=GCLK_CLKCTRL_ID(1)|GCLK_CLKCTRL_CLKEN(1)|GCLK_CLKCTRL_GEN(1);

}

2.软件优化

低功耗模式管理

在软件中，可以通过配置寄存器来切换不同的低功耗模式。以下是一个进入Standby模式的代码示例：

//进入Standby模式

voidenter_standby_mode(void){

//配置Standby模式

PM-SLEEPCFG=PM_SLEEPCFG_SLEEPMODE_STANDBY;

//关闭不必要的外设

PM-APBAMASK=~(PM_APBAMASK_SERCOM0_|PM_APBAMASK_SERCOM1_);

//进入低功耗模式

__WFI();

}

低功耗外设使用

使用低功耗外设可以进一步降低系统功耗。以下是一个使用LPTIM的代码示例：

//配置LPTIM

voidconfigure_lptim(void){

//使能LPTIM时钟

PM-APBAMASK|=PM_APBAMASK_LPTIM_;

//配置LPTIM时钟源为32kHz晶振

LPTIM-CTRLA=LPTIM_CTRLA_ENABLE(1)|LPTIM_CTRLA_PRESCALER_DIV1;

//配置LPTIM周期

LPTIM-PER=0xFFFF;//16位周期寄存器，设置为最大值

//使能LPTIM中断

LPTIM-INTENSET=LPTIM_INT