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* AVR_ATmega16.c
*
* Created: 2012-8-10 11:55:56
* Author: Administrator
*/
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**** AVR 电源管理_睡眠模式范例 ***
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**** 作者： HJJourAVR ***
**** 编译器：WINAVR20050214 ***
**** ***
**** www.OurAVR.com 2005.9.26 ***
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/*
本程序简单的示范了如何令AVR ATMEGA16进入睡眠状态及唤醒
电源管理及睡眠模式的介绍
进入最低耗电的掉电模式
关闭各种模块
外部中断唤醒
M16掉电模式的耗电情况(看门狗关闭),时钟为内部RC 1MHz
0.9uA@Vcc=5.0V [手册的图表约为1.1uA]
0.3uA@Vcc=3.3V [手册的图表约为0.4uA]
//测量的数字万用表是FLUKE 15B,分辨率0.1uA
这个程序需要MCU进入休眠状态，为实现最低功耗，JTAG接口会被关闭，只能通过LED的变化来观察程序的运行。
这个实验里面，用STK500(AVRISP) ISP下载线来烧录更方便。
熔丝位设置
1 关断BOD功能 BODEN=1
2 如果用ISP方式烧录，就可以完全关闭JTAG口了 OCEEN=1，JTAGEN=1
*/
#include <avr/io.h>
#include <avr/signal.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/delay.h>
//时钟定为内部RC 1MHz,F_CPU=1000000 也可以采用其他时钟
#include <avr/sleep.h>
/*
sleep.h里面定义的常数，对应各种睡眠模式
#define SLEEP_MODE_IDLE 0
空闲模式
#define SLEEP_MODE_ADC _BV(SM0)
ADC 噪声抑制模式
#define SLEEP_MODE_PWR_DOWN _BV(SM1)
掉电模式
#define SLEEP_MODE_PWR_SAVE (_BV(SM0) | _BV(SM1))
省电模式
#define SLEEP_MODE_STANDBY (_BV(SM1) | _BV(SM2))
Standby 模式
#define SLEEP_MODE_EXT_STANDBY (_BV(SM0) | _BV(SM1) | _BV(SM2))
扩展Standby模式
函数
void set_sleep_mode (uint8_t mode);
设定睡眠模式
void sleep_mode (void);
进入睡眠状态
*/
//管脚定义
#define LED 0 //PB0 驱动LED，低电平有效
#define KEY_INT2 0 //PB3 按键， 低电平有效
void delay_10ms(unsigned int t)
{
/*
由于内部函数_delay_ms() 最高延时较短
262.144mS@1MHz / 32.768ms@8MHz / 16.384ms@16MHz
故编写了这条函数，实现更长的延时,并能令程序能适应各种时钟频率
*/
while(t--)
_delay_ms(10);
}
int main(void)
{
unsigned char i;
//上电默认DDRx=0x00,PORTx=0x00 输入，无上拉电阻
PORTA=0xFF; //不用的管脚使能内部上拉电阻。
PORTC=0xFF;
PORTD=0xFF;
PORTB=0xFF;
DDRB =(1<<LED); //PB0设为输出高电平，灯灭
/*
端口引脚
进入休眠模式时，所有的端口引脚都应该配置为只消耗最小的功耗。
最重要的是避免驱动电阻性负载。
在休眠模式下I/O 时钟clkI/O 和ADC 时钟clkADC 都被停止了，输入缓冲器也禁止了，从而保证输入电路不会消耗电流。
在某些情况下输入逻辑是使能的，用来检测唤醒条件。用于此功能的具体引脚请参见“ 数字输入使能和休眠模式” 。
如果输入缓冲器是使能的，此时输入不能悬空，信号电平也不应该接近VCC/2，否则输入缓冲器会消耗额外的电流。
IO作输出(DDR=1)时，维持状态不变
*/
/*
看门狗定时器(上电默认是关闭的)
如果系统无需利用看门狗，这个模块也可以关闭。
若使能，则在任何休眠模式下都持续工作，从而消耗电流。
在深层次的睡眠模式下，这个电流将占总电流的很大比重。
假设看门狗定时器使能了，关闭程式如下
1. 在同一个指令内对WDTOE 和WDE 写"1“，即使WDE 已经为"1“
2. 在紧接的4 个时钟周期之内对WDE 写"0”
*/
WDTCR=(1<<WDTOE)|(1<<WDE);
WDTCR=(0<<WDE);
//或使用wdt.h里面的wdt_disable()函数
/*
模数转换器(上电默认是关闭的)
使能时， ADC在睡眠模式下继续工作。
为了降低功耗，在进入睡眠模式之前需要禁止ADC。
重新启动后的第一次转换为扩展的转换。
假设模数转换器使能了，关闭程式如下
*/
/*
模拟比较器(上电默认是打开的，需要手工关闭)
在空闲模式时，如果没有使用模拟比较器，可以将其关闭。在ADC 噪声抑制模式下也是如此。
在其他睡眠模式模拟比较器是自动关闭的。
如果模拟比较器使用了内部电压基准源，则不论在什么睡眠模式下都需要关闭它。否则内部电压基准源将一直使能。
关闭程式如下
*/
/*
掉电检测BOD (由熔丝位BODEN控制)
如果系统没有利用掉电检测器BOD，这个模块也可以关闭。
如果熔丝位BODEN 被编程，从而使能了BOD 功能，它将在各种休眠模式下继续工作。
在深层次的休眠模式下，这个电流将占总电流的很大比重。
设置熔丝位BODEN=1 关断BOD功能
*/
/*
片内基准电压
使用BOD、模拟比较器和ADC 时可能需要内部电压基准源。
若这些模块都禁止了，则基准源也可以禁止。
重新使能后用户必须等待基准源稳定之后才可以使用它。
如果基准源在休眠过程中是使能的，其输出立即可以使用。
当BOD、模拟比较器和ADC都禁止了，则基准源也自动禁止了。
*/
/*
JTAG 接口与片上调试系统
如果通过熔丝位OCDEN使能了片上调试系统，当芯片进入掉电或省电模式时主时钟保持运行。
在休眠模式中这个电流占总电流的很大比重。
下面有三种替代方法：
1 不编程OCDEN
2 不编程JTAGEN
3 置位MCUCSR 的JTD
当JTAG 接口使能而JTAG TAP 控制器没有进行数据交换时，引脚TDO 将悬空。
如果与TDO 引脚连接的硬件电路没有上拉电阻，功耗将增加。
器件的引脚TDI 包含一个上拉电阻，因此在扫描链中无需为下一个芯片的TDO 引脚设置上拉电阻。
通过置位MCUCSR寄存器的JTD 或不对JTAG 熔丝位编程可以禁止JTAG 接口。
JTD: 禁止JTAG 接口(MCU控制与状态寄存器MCUCSR Bit7)
此位为0 时，如果JTAGEN熔丝位被编程则JTAG 接口使能。
如果这位为1， JTAG接口禁止。
为了避免无意的禁止或使能JTAG接口，必须通过一个时间序列来改变JTD 位。
应用软件必须在四个时钟周期内将期望的数值两次写入JTD。
如果JTAG 接口没有与其他JTAG电路连接， JTD应该置位。这样做的原因是为了避免JTAG接口TDO引脚的静态电流。
在软件中关闭JTAG接口的方法
*/
MCUCSR=(1<<JTD);
MCUCSR=(1<<JTD);
/*
掉电模式
当SM2..0 为010 时， SLEEP 指令将使MCU 进入掉电模式。
在此模式下，外部晶体停振，而外部中断、两线接口地址匹配及看门狗（如果使能的话）继续工作。
只有外部复位、看门狗复位、BOD 复位、两线接口地址匹配中断、外部电平中断INT0 或INT1，或外部中断INT2 可以使MCU 脱离掉电模式。
这个睡眠模式停止了所有的时钟，只有异步模块可以继续工作。
当使用外部电平中断方式将MCU 从掉电模式唤醒时，必须保持外部电平一定的时间。
从施加掉电唤醒条件到真正唤醒有一个延迟时间，此时间用于时钟重新启动并稳定下来。
唤醒周期与由熔丝位CKSEL 定义的复位周期是一样的。
如果在睡眠过程中发生了复位，则MCU 唤醒后从中断向量开始执行
使能的中断可以将进入睡眠模式的MCU 唤醒， 经过启动时间，外加4个时钟周期后，MCU就可以运行中断例程了。然后返回到SLEEP 的下一条指令。
*/
MCUCSR=(0<<ISC2); //INT2 的下降沿激活中断(默认的，这句话可以不写)
GICR=(1<<INT2); //使能外部中断INT2
sei(); //使能全局中断
while(1)
{
for (i=0;i<10;i++) //LED闪动10次后进入掉电模式的睡眠状态
{
delay_10ms(30);
PORTB&=~(1<<LED); //点亮LED
delay_10ms(30);
PORTB|=(1<<LED); //熄灭LED
}
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); //设定为掉电模式
sleep_mode(); //进入睡眠状态
/*
也可以自行编写
MCUCR=(0<<SM2)|(1<<SM1)|(0<<SM0); //设定为掉电模式
asm volatile(“sleep” : : ); //进入睡眠状态
*/
}
}
SIGNAL(SIG_INTERRUPT2) //外部中断2服务程序 唤醒源
{
PORTB&=~(1<<LED); //点亮LED
delay_10ms(500);
PORTB|=(1<<LED); //熄灭LED
delay_10ms(100);
/*LED长亮5秒钟，熄灭1秒钟后，退出中断服务程序，然后返回到SLEEP 的下一条指令*/
}
/*
程序运行效果
万用表打到直流电流的最小档位(uA分辨率)，接到开关的两头
烧录后要把STK500拔出，否则无法测得正确的电流数据。
上电后LED闪动10次后进入掉电模式的睡眠状态
此时可断开开关
看看万用表的读数
然后接通开关
按下 INT2按键，将会发现LED长亮5秒钟，熄灭1秒钟后，退回主程序，LED闪动10次后进入掉电模式的睡眠状态
如果按下复位按键，马上复位。
网友可以编写其他睡眠模式/开关各种模块/其他时钟源/其他电源电压来测试电流消耗情况
*/
/*
电源管理及睡眠模式
睡眠模式可以使应用程序关闭MCU中没有使用的模块，从而降低功耗。
AVR 具有不同的睡眠模式，允许用户根据自己的应用要求实施剪裁。
进入睡眠模式的条件是置位寄存器MCUCR的SE，然后执行SLEEP 指令。
具体哪一种模式( 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、掉电模式、省电模式、Standby 模式和扩展Standby模式) 由MCUCR 的SM2、SM1 和SM0 决定。
使能的中断可以将进入睡眠模式的MCU 唤醒。
经过启动时间，外加4个时钟周期后，MCU就可以运行中断例程了。然后返回到SLEEP 的下一条指令。
唤醒时不会改变寄存器文件和SRAM的内容。
如果在睡眠过程中发生了复位，则MCU 唤醒后从中断向量开始执行
需要了解AVR芯片内部不同的时钟系统及其分布，在选择合适的睡眠模式时非常有用。
MCU控制寄存器－MCUCR
MCU控制寄存器包含了电源管理的控制位。
Bits 7, 5, 4 – SM2..0: 休眠模式选择位 2、1 和0
这些位用于选择具体的休眠模式。
SM2 SM1 SM0 休眠模式
0 0 0 空闲模式
0 0 1 ADC 噪声抑制模式
0 1 0 掉电模式
0 1 1 省电模式
1 0 0 保留
1 0 1 保留
1 1 0 Standby模式(1)
1 1 1 扩展Standby模式(1)
Note:1 仅在使用外部晶体或谐振器时Standby 模式与扩展Standby 模式才可用。
Bit 6 – SE: 休眠使能
为了使MCU 在执行SLEEP 指令后进入休眠模式， SE必须置位。
为了确保进入休眠模式是程序员的有意行为，建议仅在SLEEP 指令的前一条指令置位SE。
MCU 一旦唤醒立即清除SE。
关于各种睡眠模式的特点与唤醒要求，内容繁多，请参考数据手册
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