痞子衡

电子技术应用专栏作家——号主痞子衡,211本硕,CSDN/博客园实力榜主,2021与非网星选创作者Top4,坚持写作超6年,目前在某知名半导体外企担任高级系统工程师。痞子衡会定期发表硬核嵌入式技术原创文章,不空谈理论,在一个个真是客户项目案例中融入嵌入式开发技巧。

竟有如此精细化片内SRAM电源控制的MCU?

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  大家好,我是痞子衡,是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是从功耗测试角度了解i.MXRTxxx系列片内SRAM分区电源控制。

  我们知道配合 MCU 一起工作的存储器包含 ROM(Flash) 和 RAM 两类,前者主要放 RO 代码和数据,后者放 RW 数据。MCU 可以没有片内 ROM,但是一般都会包含片内 RAM,这个片内 RAM 功耗是 MCU 整体功耗的重要组成部分。

  恩智浦 i.MXRT 四位数系列片内 RAM 主要由 FlexRAM 和 OCRAM 组成,痞子衡写过一篇文章 《FlexRAM模块详解》,里面介绍了 FlexRAM 的电源控制策略。虽然 FlexRAM 也是由多个 Bank 组成,但是其无法做到任意开关每个 Bank,其受既定的组合策略控制(跟随系统 Low Power 模式),而 OCRAM 则直接是整体开关。就这方面设计而言,i.MXRT 三位数系列片内 SRAM 电源控制则灵活得多,今天痞子衡就重点聊聊这个话题:

  一、片内SRAM分区控制

  恩智浦 i.MXRT 三位数系列目前主要是 RT500 和 RT600 两大型号,前者包含 5MB 片内 SRAM,后者包含 4.5MB 片内 SRAM。因为片内 RAM 够大,所以为其设计的电源控制策略就更精细。

  下图是 RT500 上 AXI-to-RAM 架构图,从图里我们知道 5MB SRAM 一共被分成了 32 块(注意不是等分,有 32KB/64KB/128KB/256KB 四种不同大小)。

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  因为 RT500/600 都是基于 ARM Cortex-M33,所以片内 SRAM 在系统地址映射里有 Secure 和 Non-Secure 两个不同起始地址,再加上可以通过 Code 和 Data 两个不同总线去访问,所以应用里可以通过如下 4 个不同起始地址来访问到这同一块物理 SRAM。

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  这些 SRAM 分区除了大小不同之外,有一些还被赋予了特殊用途。比如 SRAM2,3 被 ROM API 征用了,如果应用里需要调用 ROM API,需要释放 SRAM2,3 使用权。SRAM0 则更特殊,它是唯一的一个软复位后依旧能保持内容的分区(其它分区复位后默认是Power down状态,不过上电 BootROM 执行时会将全部分区都打开)。

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  全部 SRAM 分区的电源开关在 SYSCTL0->PDRUNCFG2,3寄存器中,其中 PDRUNCFG2 控制的是 SRAM 各分区存储介质的电,PDRUNCFG3 控制的是 SRAM 各分区外围支持电路(线性驱动器、感测放大器)的电。如果我们想在保持 SRAM 中内容的情况下省电,可以仅操作 PDRUNCFG3 去关闭外围。

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  二、功耗测量方法

  功耗测量最简单的办法就是找一个万用表,调节到电流测量模式,将其串到 VDDCORE 信号上,MIMXRT595-EVK (Rev.D3) 板卡特地设计了 JS25 接头,方便测量电流。

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  板子上电,应用程序加载执行后,便可以实时观测到运行时电流。不过电流测量有几个注意事项:

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  三、功耗测量结果

  最后痞子衡在 MIMXRT595-EVK (Rev.D3) 板上借助 \SDK_2_13_1_EVK-MIMXRT595\boards\evkmimxrt595\demo_apps\hello_world\iar 模板例程(debug Build,需要修改 main 函数以及相应修改链接文件),来测试代码在不同 SRAM 分区下执行的电流情况:

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  最终测试结果如下,不同大小的 SRAM 分区功耗是有差异的,并且即使 SRAM 分区大小相同,功耗也可能有差异。此外 while(1) 指令地址不同导致的运行功耗差异也不小:

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  至此,从功耗测试角度了解i.MXRTxxx系列片内SRAM分区电源控制痞子衡便介绍完毕了,掌声在哪里~~~

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/EmtAvFRFGnREAomTLNp9SA

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