Режимы пониженного энергопотребления

Режимы отличаются числом периферийных устройств микроконтроллера, функционирующих в «спящем» режиме и степенью уменьшения энергопотребления.

Для управления «спящим» режимом используетсяется регистр ввода/вывода MCUCR, формат которого показан на Рис.2.6.

 

Рис. 2.6.

В общей сложности для управления «спящим» режимом в микроконтроллерах семейства используется четыре разряда регистров ввода/вывода. Назначение этих разрядов приведено в Таб.2.6

 

Таблица 2.6. Разряды регистров MCUCR для управления «спящим» режимом

Название разряда	Описание
SE	Разрешение перехода в режим пониженного энергопотребления.Установка этого разряда в «1» разрешает перевод микроконтроллера в режим пониженного энергопотребления. Переключение осуществляется по команде SLEEP. При сброшенном разряде SE выполнение команды не производит никаких действий
SM2…SM0	Выбор режима пониженного энергопотребления.Состояние этих разрядов определяет, в какой режим перейдет микроконтроллер после выполнения команды SLEEP

 

Переключение в любой из режимов пониженного потребления осуществляется командой SLEEP. При этом флаг SE должен быть установлен в «1». Во избежание непреднамеренного переключения микроконтроллера в «спящий» режим рекомендуется устанавливать этот флаг непосредственно перед выполнением команды SLEEP. Режим, в который перейдет микроконтроллер после выполнения команды SLEEP, определяется состоянием разрядов SM2…SM0.

. Соответствие между содержимым этих разрядов и режимом пониженного энергопотребления приведено в Табл. 2.7.

 

 

Таблица 2.7. Выбор режима пониженного энергопотребления

SM2	SM1	SM0	Режим
			Idle
			ADC Noise Reduction
			Power Down
			Power Save
			Зарезервировано
			Зарезервировано
			Standby*
			Extended Standby*
* Эти режимы доступны только при использовании в качестве источника тактового сигнала кварцевого генератора

 

Выход из «спящего» режима может быть осуществлен в результате прерывания и сброса.

При генерации прерывания микроконтроллер переходит в рабочий режим, останавливается на 4 машинных цикла, выполняет подпрограмму обработки прерывания и возобновляет выполнение программы с инструкции, следующей за командой SLEEP. Содержимое РОН, ОЗУ и РВВ при этом не изменяется.

После перехода микроконтроллера в рабочий режим управление передается по адресу вектора сброса.

Idle (ждущий режим)

В режиме Idle прекращается формирование тактовых сигналов clk_CPU и clk _FLASH. При этом ЦПУ микроконтроллера останавливается, а все остальные периферийные устройства (интерфейсные модули, таймеры/счетчики, аналоговый компаратор, АЦП, сторожевой таймер), а также подсистема прерываний продолжают функционировать. Поэтому выход из режима Idle возможен как по внешнему, так и по внутреннему прерыванию. Если разрешена работа АЦП, то преобразование начнет выполняться сразу же после перехода в этот «спящий» режим..

Основным преимуществом режима Idle является быстрая реакция на события, приводящие к «пробуждению» микроконтроллера. Другими словами, выполнение программы начинается сразу же после перехода из режим Idle в рабочий режим.

ADC Noise Reduction (режим снижения шумов АЦП)

Данный режим имеется только в моделях, содержащих в своем составе модуль АЦП. В этом режиме прекращает работу ЦПУ микроконтроллера и подсистема ввода/вывода (отключаются тактовые сигналы clk_CPU, clk_FLASH и clk_I/O), а АЦП, подсистема обработки внешних прерываний, сторожевой таймер и блок сравнения адреса модуля TWI продолжают функционировать. За счет этого уменьшаются помехи на входах АЦП, вызываемые работой системы ввода/вывода микроконтроллера, что, в свою очередь, позволяет повысить точность преобразования. Если АЦП включен, преобразование начинается сразу же после перехода в этот «спящий» режим.

Поскольку тактовый сигнал подсистемы ввода/вывода clk_I/O в этом режиме не формируется, возврат микроконтроллера в рабочий режим может произойти только в результате сброса (аппаратного, от сторожевого таймера, от схемы BOD) или в результате генерации следующих прерываний

• прерывания по совпадению адреса от интерфейса TWI;

• внешнего прерывания (обнаруживаемого асинхронно);

• прерывания от EEPROM_памяти и SPM_прерывания;

• прерывания от АЦП.

Power Down (режим микропотребления)

В режиме Power Down отключаются все внутренние тактовые сигналы, соответственно прекращается функционирование всех систем микроконтроллера, работающих в синхронном режиме.

Единственными узлами, продолжающими работать в этом режиме, Поскольку тактовый генератор микроконтроллера в режиме Power Down останавливается, между наступлением события, приводящего к «пробуждению» микроконтроллера и началом его работы проходит некоторое время, в течение которого тактовый генератор микроконтроллера выходит на рабочий режим. Эта задержка определяется теми же конфигурационными ячейками, которые определяют задержку сброса микроконтроллера

Выход из режима Power Down возможен либо в результате сброса (аппаратного, от сторожевого таймера) или в результате генерации внешнего прерывания.

Power Save (экономичный режим)

Этот режим идентичен режиму Power Down, за одним исключением: если таймер/счетчик микроконтроллера, поддерживающий работу в асинхронном режиме, сконфигурирован для работы в этом режиме, то он будет работать во время «сна» микроконтроллера. Поэтому выход из режима Power Save возможен не только в результате событий, перечисленных при рассмотрении режима Power Down, но и по прерываниям от таймера/счетчика. Разумеется, эти прерывания должны быть разрешены.

Extended Standby (расширенный режим ожидания)

Как и режим Standby, этот режим доступен только при использовании генератора с внешним резонатором. Режим Standby полностью идентичен режиму Power Save, за исключением того что тактовый генератор продолжает функционировать.

 

Сброс

Реинициализация, или так называемый «сброс», переводит микроконтроллер в исходное состояние. Сброс может быть вызван следующими событиями:

• включение напряжения питания микроконтроллера;

• подача сигнала НИЗКОГО уровня на вывод RESET (аппаратный сброс);

• тайм-аут сторожевого таймера;

• падение напряжения питания ниже заданной величины;

• сброс по интерфейсу JTAG.

При наступлении любого из перечисленных событий во все регистры ввода/вывода заносятся их начальные значения, а в счетчик команд загружается значение адреса вектора сброса. По этому адресу должна находиться команда безусловного перехода JMP на начало программы. Если же прерывания в программе не используются, то она может начинаться непосредственно с адреса вектора сброса.

Вектор сброса располагается в самом начале памяти программ по адресу $0000.

Логика схемы сброса микроконтроллера следующая. При наступлении события, приводящего к сбросу микроконтроллера, формируется внутренний сигнал сброса. Одновременно запускается таймер формирования задержки сброса. По истечении определенного промежутка времени внутренний сигнал сброса снимается и начинается выполнение программы.

Микроконтроллер позволяют определить событие, в результате которого произошел сброс устройства. Для этой цели используется регистр управления и состояния микроконтроллера MCUCSR, расположенный по адресу $34 ($54). Помимо всего прочего, этот регистр содержит набор флагов, состояние которых зависит от события, вызвавшего сброс устройства. Формат регистра MCUCSR приведен на Рис. 2.7 (разряды, не относящиеся к подсистеме сброса, выделены серым цветом). Описание флагов, используемых для определения источника сброса, приведено в Табл. 2.8

.

 

Рис. 2.8. Формат регистра MCUCSR