2. 如何測量MSP430的功耗？

就如何測量MSP430功耗，我來分享一下我個人的經(jīng)驗(yàn)。

一、未使用的GPIO的處理

     為了使MSP430最大限度的達(dá)到低功耗，對于MSP430未使用的GPIO而言，應(yīng)該將其設(shè)置為輸出；或者是設(shè)置為輸入，但是將管腳的電平固定，可以通過外部電路將管腳連接至Vcc或者GND,也可使能內(nèi)部上下拉電阻，將管腳電平固定。

    對于MSP430而言，大部分情況下，測量到的功耗與datasheet不符均是由對MSP430未使用的GPIO處理不當(dāng)引起的。默認(rèn)情況下，MSP430的GPIO是作為輸入的，其等效電路如下圖所示，為推挽模式：

    當(dāng)GPIO管腳配置為輸入管腳且外部電平處于浮動狀態(tài)時(0

    如果要與別家的MCU比較功耗時，切記一定要在相同的前提條件下比較才有意義。而MSP430的BOR功能在7種LPM mode下均是打開的，且?guī)缀跏橇愎牡摹?/p>

三、測量MSP430處于LPM4/LPM3 mode下的功耗

    為了更準(zhǔn)確的測量整個用戶應(yīng)用的功耗并且使得最大限度的降低整個應(yīng)用的功耗，建議先對MSP430處于LPM4/LPM3模式下時，板子的整體功耗進(jìn)行測量。在LPM4,LPM3模式下，將MSP430功耗與數(shù)據(jù)手冊調(diào)至一致后，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行其他情況下功耗的測量。

1.低功耗測試程序的編寫

a. LPM4 低功耗測試程序編寫

         LPM4低功耗測試程序的編寫，建議參考Wolverine MSP430FR5969 LPM4 code example，如下圖所示，注意事項(xiàng)主要有：當(dāng)作為輸入時，將GPIO狀態(tài)固定, 不讓其受外部浮動電平的影響。示例中，GPIO設(shè)置為輸入，但是使能其內(nèi)部下拉電阻將GPIO的狀態(tài)固定了。當(dāng)然也可以直接將GPIO配置為輸出。另外，注意將不必要的模塊均關(guān)掉，以避免不必要的功耗增加。例如：MSP430FR5739, 在LPM4下，記得將參考源REF關(guān)閉。

  REFCTL0 |= REFTCOFF;

  REFCTL0 &= ~REFON;

b. LPM3 低功耗測試程序編寫

         首先需要明白，對于LPM3 mode下功耗的測試，需要選定ACLK的時鐘源, 是內(nèi)部VLO還是LFXT1。因?yàn)樵贚PM3下，MSP430的系統(tǒng)時鐘只有ACLK可用，MCLK和SMCLK均不可用。而當(dāng)ACLK的時鐘源選擇不同時，LPM3 mode下，MSP430的功耗是不同的。以MSP430G2553為例，其數(shù)據(jù)手冊中寫明，LPM3下，ACLK=LFXT1時，功耗約為0.7uA;而LPM3下，ACLK=VLO時，功耗約為0.5uA。

另外，在測量時，為確保程序成功跑到LPM3模式下。最好能夠在進(jìn)入LPM3之前有個指示，譬如讓某個LED燈亮0.5s再滅掉。一定要記得進(jìn)入LPM3時，滅掉LED, 因?yàn)橐粋€LED燈亮，本身就很耗電的，有時會高達(dá)2mA。而為什么要有指示呢？是因?yàn)楫?dāng)采用LFXT1作為ACLK時鐘源時，在程序中需要check LFXT1是否成功起振，萬一用戶忘記焊LFXT1，或者是低頻晶體沒有起振，那么就會導(dǎo)致程序一直處于check flag,而不會進(jìn)入LPM3。在這些情況下，如果沒有指示，當(dāng)對功耗測量時，就會發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果與數(shù)據(jù)手冊上LPM3下的功耗不符。

另外，切記判斷LFXT1是否起振，千萬不要直接用示波器測量低頻晶體的管腳，因?yàn)長FXT1本身是非常脆弱的，一旦外部有波動，就會停振。建議將LFXT1作為ACLK時鐘源，然后將ACLK從對應(yīng)管交輸出后，用示波器進(jìn)行觀察。

2. MSP430低功耗的測量硬件注意事項(xiàng)

         為保證功耗測試的準(zhǔn)確性，請盡量少接外圍電路，除非是想測量特定外設(shè)的功耗。如果使用MSP430 value line的launchpad進(jìn)行測量時，記得將其EMULATION部分的5個跳線去掉，直接從板下端的Vcc, GND進(jìn)行供電和功耗測量。因?yàn)槿绻蝗サ舻脑?，EMULATION部分的電路也會耗電的。

         如果硬件電路時用戶自己設(shè)計(jì)的，測量LPM3,LPM4下面的功耗時，最好不要焊接MSP430相關(guān)的其他電路。如果已經(jīng)焊接了的話，那么MSP430 GPIO的狀態(tài)配置一定要根據(jù)外部硬件電路的設(shè)計(jì)來配置。如果功耗大于MSP430數(shù)據(jù)手冊上處于LPMx的功耗的話，可以嘗試更改GPIO的配置，來時系統(tǒng)功耗達(dá)到最低。

四.MSP430功耗的測量

         無論何種情況下，MSP430的功耗測量，一定要注意前提條件。對想要測試的MSP430的工作狀態(tài)進(jìn)行規(guī)劃，確定此時MSP430工作的供電電壓，溫度，主頻，可用資源等，然后再測量。使用Power Supply 輸出固定電壓給測試板，例如3V。

1. 固定工作模式（固定功耗的測量）

如果用戶程序的編寫，MSP430一直處于某種固定的模式下的話，即其功耗是固定的話，可以將萬用表調(diào)至測試電流檔直接串聯(lián)進(jìn)入供電線路，即可直接觀察到此時電流值。

我曾經(jīng)用過測量精度為6位半的儀器：Agilent 34401A Digit Multimeter 和 RIGOL DM3061 Digital Multimeter，均可以精確的測量到MSP430FR5969處于LPM3下0.7uA的電流。

2. MSP430在active和LPMx mode下切換時功耗以及上電初始化功耗的測量

         雖然高級萬用表，有對電流進(jìn)行累計(jì)測量求平均的功能，但是其測量結(jié)果還是不夠精確，并且一般而言，用戶的程序在開始一般都有初始化過程，有時初始化過程還分很多段，當(dāng)用戶想要測量初始化過程不同時間段對應(yīng)的功耗時，將萬用表串聯(lián)入供電線路就無法完成這個功能了。此時，建議用戶使用示波器測量串聯(lián)入供電線路精密電阻兩端的電壓的方法，來對系統(tǒng)的功耗有個更直觀，精確且有說服力的測量。具體的方法是，用一個約為10~20歐的精密電阻（誤差為1%甚至更低）串聯(lián)入供電線路中，然后用示波器直接觀察此電阻兩端電壓的變化，測出各個階段，各個工作模式下電阻兩端的電壓值，而后處于電阻值即可得到對應(yīng)的工作電流。

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