揭秘EFR32第二代无线平台的省电妙招，Lean Watchdog定时器电路

时间： 2023-10-29 来源：SILICON LABS（芯科科技）微信公众号

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看门狗（Watchdog）电路的核心是一个简单的计数器，它必须在一定的时间内复位。如果没有发生这种情况，由于无休止的软件循环，看门狗计数器的过载（overflow）事件将触发无线微控制器（MCU）或片上系统（SoC）上的硬件复位，并导致软件重新开始执行。这个功能是必需的，以防止芯片陷入循环和失速。

先进的无线MCU的电源结构，如EFR32第二代无线平台的系列器件，都被划分为多个电源域（power domain），以管理睡眠模式下的电流消耗。要使用看门狗，必须使能其电源域，这会增加EM2/EM3模式下的电流消耗。看门狗本身仅消耗约200na，但电源域的额外电流消耗是显著的。但是，如果应用程序还需要在电源域中使用另一个外设，则看门狗的额外电流消耗可以忽略不计。

如果启用电源域的唯一原因是为了支持看门狗的使用，而又担心EM2模式漏电流，则可以采用以下方法实现Lean Watchdog电路。本文将逐一说明关键知识，帮助开发人员了解此一设计。

Lean Watchdog电路设计

为了优化需要最低功耗看门狗式解决方案的应用程序，SILICON LABS（亦称“芯科科技”）开发了Lean Watchdog概念，使用EFR32芯片内的功能，无需启用额外的电源域，即可消耗最少的额外功率，从而显著节省功耗。

使用EFR32设备内置的FAILDET和BURTC的实现解释如下:

FAILDET特性

EFR32第二代无线平台提供三种不同的时钟源，并可用作睡眠时钟源，包括：LFXO, LFRCO和ULFRCO。在高精度应用中，睡眠周期的持续时间很重要，因此可以选择LFXO作为睡眠时钟源。为了防止LFXO故障可能会阻止设备退出EM2模式，第二代无线平台有一个内置的LFXO时钟源监视器。如果晶体未能在预期时产生时钟脉冲，则会引发称为FAILDET的故障中断，如果在1毫秒内发生少于3个LFXO时钟正边，则会发生故障中断。由于FAILDET是LFXO的一部分，它总是处于开启状态，因此触发它不会使用额外的电流。

BURTC定时器

在EM2休眠时间配置错误的情况下，EFR32第二代无线平台设备有一个称为备份实时时钟或BURTC的定时器，从0开始计数。由于这个定时器也在已经通电的域中，它不消耗额外的电流。

如果BURTC配置的超时时间大于EM2休眠时间，并且达到预定义的计数值，定时器将过载，导致EM2通过中断唤醒。如果设备没有从EM2唤醒，BURTC将从EM2唤醒设备，并进行软件复位。

结合FAILDET和BURTC的Lean Watchdog解决方案

上面提到的EFR32第二代无线平台的两个特性可以结合起来创建Lean Watchdog。在EM2期间使用FAILDET监控LFXO，确保无线MCU在LFXO时钟丢失或不稳定的情况下始终唤醒。结合BURTC过载事件(如果部件未退出EM2将发生)，该解决方案提供与内置看门狗相同的功能，而无需启用额外的电源域。

Lean Watchdog有两个优点：它在EM2休眠期间提供了针对不稳定LFXO时钟的额外保护，并且可以在不启用额外电源域的情况下实现。此外，精益看门狗的电流消耗仅为0.34μA@85°C，而内置看门狗和额外电源域的电流消耗为8.9μA@85°C。因此，使用Lean Watchdog方法消耗的电流比内置方案少26倍。

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