AVR-Tutorial: Power Management

ACHTUNG! Dieser Artikel befindet sich noch im Aufbau!

Vorallem in batteriebetriebenen Systemen spielt die Leistungsaufnahme eine wichtige Rolle, d.h. sie soll so niedrig wie möglich gehalten werden um eine lange Laufzeit zu erreichen. Den sparsamen Umgang mit der verfügbaren el. Ladung nennt man Power Management (dt. Energiesparen).

Im Rahmen des Power Managements stehen uns beispielsweise die Sleep-Modi zur Verfügung, mit denen wir bestimmte Module zeitweise deaktivieren können. Andere garnicht genutzte Module können wir durch entsprechende Konfiguration (z.B. in den Fuses) auch komplett deaktivieren.

Theorie

Sleep Modi

Welche Sleep-Modi es gibt, hängt vom verwendeten µC ab, dieser Artikel nimmt jedoch Bezug auf den ATmega32. Um einen der verfügbaren Sleep-Modi des ATmega32 zu betreten müssen folgende Schritte ausgeführt werden

1. Das SE-Bit im MCUCR-Register wird auf 1 gesetzt
2. Die SMx-Bits im MCUCR-Register je nach gewünschtem Modus setzen
3. Der SLEEP-Befehl wird ausgeführt

Der Mikrocontroller geht dann sofort in den SLEEP-Modus, d.h. noch vor eventuell anstehenden Interrupts, und wacht erst wieder auf wenn ein Signal eines geeigneten Moduls (je nach Modus) ihn aufweckt.

Die Arbeit wird dann mit der ersten Anweisung hinter dem SLEEP-Befehl wieder aufgenommen.

 Die Beschreibung ist etwas verwirrend. Power-Save wird zum Beispiel nur von Interupts unterbrochen und dann wird erst der Interupt abgearbeitet, bevor es mit dem auf die sleep Anweisung folgenden Instruktionen weiter geht.

Was passiert mit den Interupts, die anstehen, wenn in den sleep modus gewechselt wird, das ist mir nicht ganz klar? Da das interuptflag schon gesetzt ist und nicht wieder gelöscht, bevor es in die service routine geht, kann dieser interupt erstmal nicht mehr ausgelöst werden?

MCUCR - MCU Control Register

Bit	7	6	5	4	3	2	1	0
Bezeichnung	SE	SM2	SM1	SM0	ISC11	ISC10	ISC01	ISC00

Bit 7 - SE

Sleep Enable

Mit diesem Bit wird bestimmt ob der Sleep-Befehl ausgeführt wird (1) oder nicht (0).

Bit 6..4 - SM2..0

Sleep Mode Select

Mit diesen drei Bits wird der gewünschte Sleep-Modus gewählt

SM2	SM1	SM0	Sleep Modus
0	0	0	Idle
0	0	1	ADC Noise Reduction
0	1	0	Power-down
0	1	1	Power-save
1	0	0	Reserved
1	0	1	Reserved
1	1	0	Standby(1)
1	1	1	Extended Standby(1)

⁽¹⁾ Nur verfügbar mit externem Taktgeber

Modi Übersicht

Generell ist der Modus zu wählen, der die meisten nicht benötigten Module abschaltet.

	Aktive Takte					Aktive Oszillatoren		Weckquellen
Sleep Modus	clkCPU	clkFLASH	clkIO	clkADC	clkASY	Haupttaktgeber	Timer Oszillator	INT2 INT1 INT0	TWI Address Match	Timer2	SPM/EEPROM Ready	ADC	Andere I/O
Idle			x	x	x	x	x(2)	x	x	x	x	x	x
ADC Noise Reduction				x	x	x	x(2)	x(3)	x	x	x	x
Power-down								x(3)	x
Power-save					x(2)		x(2)	x(3)	x	x(2)
Standby(1)						x		x(3)	x
Extended Standby(1)					x(2)	x	x(2)	x(3)	x	x(2)

⁽¹⁾ Nur verfügbar bei externer Taktquelle
⁽²⁾ Wenn AS2-Bit in ASSR-Register gesetzt
⁽³⁾ Nur INT2 oder Level Interrupt INT1 und INT0

Manuelles Deaktivieren

Einzelne Module können auch manuell deaktviert werden um Strom zu sparen, das bietet sich vorallem an wenn bestimmte Module im gegebenen Projekt generell nicht benötigt werden und damit deaktiviert werden können.

Analog to Digital Converter

todo...

Analog Comparator

Der Analogkomparator ist standardmäßig aktiviert. Um ihn zu deaktivieren, muss man ADC (Bit 7) im Register ACSR setzen.

Brown-Out Detector

Der Brown-Out Detector lässt sich entweder durch das BODEN-Bit in den Fuses oder mit entsprechenden Befehlen aktivieren oder deaktivieren. Das Fuse-Bit ist standardmäßig gesetzt (Achtung: Umgekehrte Logik!) und der BOD damit deaktiviert.

Watchdog

Auch der Watchdog-Timer lässt sich in den Fuses standardmäßig aktivieren/deaktivieren, hier über das WDTON-Bit. Natürlich geht auch das softwareseitig [1]

Praxis

TODO: ASM-Quellcode Beispiele

Quellen

ATMEL AVR ATmega32 Datenblatt

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