低电压MCU在低功耗应用中的调试经验

世强代理的Silicon labs C8051F9xx系列MCU是可以在低于0.9 V工作的MCU，适合应用到单电池驱动的便携设备中。相对于Silicon Labs其他的C8051F系列MCU，C8051F9xx系列不仅在节约功耗同时提供高性能，而且在一个小封装内具有空前的功能密度。所以，该系列MCU的调试也有些不同的地方，这篇文章将介绍该系列MCU的调试经验。

开发调试工具

C8051F9XX系列的开发调试工具和Silicon Labs其他C8051F系列的开发调试工具是一样的，但需要确保使用Silicon Labs最新版本的开发工具。

调试C8051F9XX系列的开发工具版本要求如下：

• Silicon Labs IDE---V3.80版本以上

• Keil uVision Driver ---V3.20版本以上

• Flash Programming 工具---V3.5版本以上

• 产品编程工具---V2.00版本以上

测量供电电流

在低功耗嵌入式系统设计中，为了确保产品最终功耗符合设计目标，需在调试开发过程中测试系统供电电流，图1是一个典型的测电流模式，图中用一个电阻代表电流表的内阻。

在MCU进入调试停止状态时，供电电流增加大约5mA，具体决定于电流表的内阻抗，这种情况能造成电流表上的压降增大，造成MCU产品掉电复位发生，一旦检测到掉电复位，MCU和IDE将变的不同步，一个调试状态会自动结束被IDE，图2显示一个典型的错误信息在掉电复位后。

在和MCU建立一个调试连接后，推荐将电流表的档位置到mA档，以最小化电流表的内阻抗，减小MCU发生掉电复位的可能性。

 

        图1 电流表内阻图

 

     图2 IDE 错误信息图

在调试连接建立后，运行/停止按键可用于切换MCU的调试状态在运行和停止状态之间切换，在运行状态下，运行/停止按键为红色，MCU的供电电流由应用代码决定，MCU可能进入低功耗模式，比如程序进入挂起或睡眠模式，这时供电电流能低至1uA以下，为了观察内存变量或特性寄存器的值，必须让调试状态进入停止模式，在停止模式，运行/停止按键变成绿色，这时MCU的供电电流接近5mA，大部分的电流表都有一个uA档，这个档位，电流表的内置电阻高，但测量精度高，因此很适合用来测量睡眠模式下的电流，在将电流表置于uA档之前，确保在调试运行状态，MCU处于低功耗状态。当MCU从低功耗状态唤醒回或调试转态为停止状态时，需将电流表的测试档位置回mA档。

睡眠/挂起模式调试

在调试睡眠或挂起模式时，有如下经验可参考：

• 如果程序代码执行睡眠模式，不要在执行进入睡眠指令（写PMUOCF）的下一条指令放置断点，因为从睡眠模式唤醒，MCU最少要执行一条指令才能让调试功能完全恢复。

• 一旦从睡眠模式唤醒，如果唤醒源是复位引脚唤醒，程序不能立即让MCU再次进入低功耗模式，至少要保证间隔15us以上，因为MCU需要15us去响应一个引脚复位，并检测C2调试接口，如果程序在15us内再次进入低功耗，可能会造成复位或C2调试事件不能被检测到。

• 从运行状态到调试停止状态，需要3-5us，在这个过程中，MCU将执行代码，在大部分调试情况下，3-5us是不会被用户注意的，但是，如果程序刚好在一个低功耗模式下，操作调试状态从运行状态切换到停止状态，将唤醒MCU，并执行指令，当3-5us后，切换到停止模式时，用户会发现，程序指针没有停止在进入低功耗模式的指令，而是该指令后3-5us的运行指令处，放置一个断点在你想要停止的位置，可以避免该情况。

单节电池调试模式

在单电池模式，供电电源的内阻必须足够小，以便在提供大电流时能保证调试功能正常，因为当电池电流增加时电池电压会减小，推荐调试时，电池电压高于1.5V，特别是当电流表连接测电流同时调试IDE时，建议输入电压可选择新电池或备用电源。

C8051F9xx系列的新颖的8-bit构架具有一个集成高性能DC-DC升压转换器，可提供高达65 mW的功率，用于内部MCU和驱动其它元件，建立了一个真正的单电池系统解决方案。对于如无线传感器网络，烟雾报警器，便携医疗器件，远程控制，电脑外围以及便携音频器件等，C8051F9xx系列在单或双电池模式下具有更小的波形系数，较长的电池寿命以及较低的整体系统成本。