【经验】如何在低功耗模式下使用RTC工作

KF32L/LS 提供多种模式供用户在不同工作场景下使用。包含两种运行模式、两种休眠模式及三种低功耗模式。 

KF32L/LS 提供用户实时时间以及日历信息的高精度实时时钟。

芯旺发布的应用笔记将以32位MCU KF32L530为例介绍如何配置进入低功耗停止模式和待机模式。本应用笔记使用的 KF32 IDE 与 KF32Lxxx 外设固件库及代码例程可以从ChipON官方网站下载。 

1. RTC 特性 

实时时钟 (Real Time Clock，RTC) 单元提供给用户实时时间以及日历信息。RTC单元通过时间寄存器提供时间信息 (秒、分、时、星期、日、月、年)。数据信息由BCD码格式进行表示。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

RTC 模块可以根据年、月份（闰年、大小月），自动补偿天数；还可以进行夏令时、冬令时补偿。 

RTC 的时钟源可以通过软件选择外部低频晶振 EXTLF、内部低频时钟INTLF 和外部高频晶振的 128 分频。RTC 模块自带高精度的数字时钟校准功能。 

RTC 提供两个可编程的闹钟功能及中断，用户可预先在时间闹钟寄存器中设置闹钟日期进行闹铃设置。

2. 停止模式及待机模式的特性

KF32L/LS 系列提供两种停止模式：Stop0 和 Stop1，以及一种待机模式。在这几种休眠模式下，RTC 均能正常工作。停止模式与待机模式休眠特性请参考应用手册AN32001及KF32L/LS 系列用户手册。 

3. RTC 的使用 

RTC 的属于备份域的外设，操作 RTC 的需要先打开备份域。请参考应用手册AN32001的备份域开启及关闭章节。RTC 的读写控制有个专用配置标志位位于RTC_CR 的bit3。

RTC 时钟可在任何模式下工作，并且可触发中断将 CPU 从休眠模式唤醒。实时时钟可使用的专用振荡器频率为 32768Hz，通过 BKP_CTL 寄存器的 RTCCLKS<1:0>位可以选择实时时钟的时钟源。 

RTC 带有时钟校正功能，校正因振荡频率的偏差而导致的时钟的提前或滞后的功能，校准方法请参考 KF32L/LS 系列用户手册。 

4. 在休眠模式下 RTC 的保持运行

在休眠模式下，RTC 可以保持运行。RTC 位于备份域中，使能后，在VBAT 维持供电条件下，即使 VDD 掉电，RTC 依然正常工作。在 VDD 和 VBAT 两者都掉电的时候，才会发生掉电复位。 

配置 RTC 在休眠下运行，只需要配置对应的时钟源工作在休眠模式。RTC 的时钟来源为内部低频源或者外部低频时钟源。通过将 PM_CTL0 的 LSEEN 位或LSIEN 位置“1”保持低频时钟。 

5. 在休眠模式下通过 RTC 唤醒

在休眠模式下，RTC 有两个唤醒条件，分别为 RTC 的节拍中断及RTC 的闹钟中断。支持从休眠模式状态下唤醒。RTC 的节拍中断以秒为基本单位进行分频处理。通过RTC_C的RTCTT<2:0>配置节拍中间分频。休眠模式下的节拍中断的唤醒是依赖RTC 节拍输出的上升沿进行唤醒，即一个节拍周期的上升沿唤醒一次。例如 RTC 节拍中断配置为1/16S,则实际唤醒时间为 0.125S。RTC 的中断属于外部中断，在配置 RTC 的中断线时，需要将改中断线配置为上升沿触发。唤醒条件配置完毕后，通过配置 PM_CTL2 的 bit<12：15>使能RTC节拍唤醒功能。

6. RTC 低功耗配置相关寄存器

低功耗的寄存器都存放于备份域，操作之前需要打开备份域使能OSC_CTL0 的bit0 位，备份域退出复位 PM_CTL0 的 bit22 位，备份域数据区允许读写 PM_CTL0 的bit7 位。RTC 的节拍中断需要打开 RTC 配置寄存器节拍输出使能 RTC_CR 的bit23 位，时间节拍设置 RTC_CR 的 RTCTT<2:0>。

7. 快速唤醒如何降低功耗 

从停止模式或待机模式状态唤醒，单片机需要从头开始执行，在从复位处运行期间，单片机默认的时钟为内部高速时钟 16M 的 128 分频，即 0.125M。此时代码执行速度极慢，若前面代码数据较多，则会占用大量的时间在启动过程。如图 5 所示，RTC 在每次唤醒时，有一段电流较低，但时间较长的时间区间。若唤醒频次较高则功耗将会大量损耗在此处。

单片机完整的上电流程如下图 1 所示。其中，Power12 及 Power18 为内部部件上电时间；ROM 启动为加载校准信息，如 Flash 校准信息，晶振校准信息等。

正常的停止模式或待机模式休眠唤醒流程如下图 2 所示。唤醒后单片机从Power12开始复位运行。工作电流测量图如图 5，RTC 定时唤醒休眠。电流波形上可以看出总共分为三段： 

1.唤醒后有一段长时间的低频工作时间。此时时间端在 Power12 至main 中的时钟初始化之前。 

2.之后有一处脉冲电流为时间升频后的大电流，此时为时钟初始化之后，电流随着主频的提升而增加，执行速度也得到加快。 

3.进入休眠，功耗降低。占用整个“唤醒-休眠”流程的绝大部分时间。

优化后的停止模式或待机模式休眠唤醒流程如下图 3 所示。优化后的工作电流测量图如图 6 所示，RTC 定时唤醒并休眠，与上述正常模式的区别在于： 

1.启动时，先执行到 main 函数，进行时钟的初始化，再执行 RAM 变量的初始化。RAM变量初始化的时间与参数变量的数量成正比，变量越多初始化时间越长。

2.更改启动方式，从 Flash 启动。从 Flash 启动速度比 ROM 启动更快。

8. 低功耗优化操作 

1.修改 vector.c 文件中“_start”函数中“startup”更改为“main”，上电启动后从“main”处开始执行。

2.删除 startup.c 文件中“HWREG(0x40000000)=0;”，不对主频做改变。

3.删除 startup.c 文件中“main();”，“startup”结束后不跳转。

9. 功耗测量图示 

下图 4 为 STANDBY 休眠模式下保持 RTC 唤醒功能电流示意图：

10. 软件流程图 

例程代码 KF32L530_StandbyMode_With_RTC 的软件流程图如下图7。置于文章结束位置。 

本应用笔记使用的 KF32 IDE 与 KF32Lxxx 外设固件库及代码例程可以从ChipON官方网站下载。