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.

[Bearbeiten] Theorie

[Bearbeiten] 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.

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

⁽¹⁾ Nur verfügbar mit externem Taktgeber

[Bearbeiten] Modi Übersicht

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

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

[Bearbeiten] 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.

[Bearbeiten] Analog to Digital Converter

todo...

[Bearbeiten] Analog Comparator

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

[Bearbeiten] 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.

[Bearbeiten] Watchdog

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

[Bearbeiten] Praxis

[Bearbeiten] Assembler

TODO: ASM-Quellcode Beispiele

[Bearbeiten] C

Ein simples Testprogramm, um mit sleep modi im AVR zu spielen. Es funktioniert sehr gut mit dem ATmega8 und ist auch auf andere AVRs portierbar. Teilweise sind weitere Modi verfügbar.

Wichtig ist, daß die Interruptroutine für den "Weckruf" vorhanden sein muss. Es müssen nicht zwingend Aktionen in ihr durchgeführt werden.

/* ATmega8 with internal 4Mhz clock (6cycle + 64ms) */
 
#include <avr/io.h>
#include <avr/sleep.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
 
int main(void)
{
   DDRC |= (1 << PC2) | (1 << PC1); // leds for testing
 
   DDRD &= ~(1 << PD2); // INT0: input...
   PORTD |= (1 << PD2); // ...with pullup.
 
   // level interrupt INT0 (low level)
   MCUCR &= ~((1 << ISC01) | (1 << ISC00));
 
   // infinite main loop
   while (1)
   {
      // trigger leds for testing
      PORTC ^= (1 << PC1);
      _delay_ms(500);
      PORTC ^= (1 << PC1);
 
      // enable external interrupt
      GICR |= (1 << INT0);
 
      // set sleep mode
      set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
 
      // sleep_mode() has a possible race condition
      sleep_enable();
      sei();
      sleep_cpu();
      sleep_disable();
 
      // waking up...
      // disable external interrupt here, in case the external low pulse is too long
      GICR &= ~(1 << INT0);
 
      // disable all interrupts
      cli();
   }
}
 
 
ISR(INT0_vect)
{
   // ISR might be empty, but is necessary nonetheless
   PORTC ^= (1 << PC2); // debugging
}

[Bearbeiten] Quellen

ATMEL AVR ATmega32 Datenblatt