用STM32 Nucleo Power GUI tool快速評估各模式功耗狀況

周一收到了論壇寄來的NUCLEO-L452RE，L452RE是ST新出的STM32L4XX超低功耗系列，不僅功耗非常低，而且還是採用了M4的內核集成了單精度的浮點運算能力，最高主頻達80MHZ，集低功耗與高性能一身，而且內部還集成了OPAMP、DFSDM一些新的外設，非常適合手持電池供電的設備使用，L4增加了很多低功耗的模式，比以往複雜了了不少，並且還有個後綴是P的特殊的版本，是支持SMPS外置內核供電的，這樣可以避免內置的線性LDO消耗了比內核還多的能耗，提高了電源的利用率。感謝論壇提供這次機會，能夠嘗鮮L452。

因為是主打超低功耗的MCU，因此各個模式耗電情況的評估就是主要任務。STM32CUBE裡面提供了一個STM32 Nucleo Power GUI tool的工具軟體，可以方便的用來評估L4系列的功耗情況，安裝完L4的庫之後，STM32Cube_FW_L4_V1.8.0UtilitiesPC_SoftwareSTM32Nucleo_Power_GUI 目錄下就是這個工具，目錄下還有個Binaries目錄，裡面有個STM32L452RE_NUCLEO.hex已經編譯好的固件，直接通過STM32 ST-LINK Utility 寫入到NUCLEO-L452RE即可，之後在斷電情況下取下板上JP6的跳線接入電流表以測量L452RE的功耗。解壓POWER GUI軟體後雙擊「Qtserial.exe」文件就可以進行評估，非常方便。

由於L4系列的功耗非常低，甚至低至幾十nA，VBAT模式更是只有幾nA，一般的萬用表難以測量這麼低的電流，所幸手頭上有HP 34401A的6位半台式萬用表，電流最低量程是10mA，開啟6位模式後最低位可以顯示0.0X uA，雖然還不能顯示到1nA，但是也基本可以用來評估L452RE了。由於如此低電流這個時候萬用表容易受到內部外部干擾因此最後一位會有3個字左右的跳動，為了能方便測評，特地安裝了KEYSIGHT BENCHVUE DMM測量軟體，軟體可以控制34401A測量模式，置於10mADC，自動調零開啟，打開最慢速100NPLC選項後可見最小解析度變成了3nADC (10NPLC是10nADC)，當然了，顯示仍舊是只能顯示到10nADC，但是經過軟體處理後抗干擾能力大大增強，代價是測量一次的周期成了8秒左右。

斷開板上JP6 IDD跳線，接入2個探頭連接萬用表

開發板寫入STM32L452RE_NUCLEO.hex固件後，上電之後的電流值為821uA左右

打開POWER GUI TOOL，選擇STLINK連接的COMM口，我是COM3

連接成功後會顯示下圖：

進入POWER GUI TOOL 主界面

軟體界面下，只要先按NUCLEO板上的複位鍵，然後再選擇想要測量的功耗模式，按確認後MCU即進入相應的功耗狀態，很方便進行評估。

STM32Nucleo_Power_GUI 提供了18個模式選項，可以讓用戶很細緻進行了解。接下來就配合KEYSIGHT BENCHVUE DMM軟體進行依次測試。

0、開發板複位後的初始IDD電流為821.41uA左右：

1、SHUTDOWN模式靜態電流約40nA，由於電流實在太低，因此這個時候萬用表最後一位受干擾影響是在2~5之間跳動，大部分時間是顯示3~4，姑且認為其類似正態分布，電流實際是30~40nA之間，根據官方提供的數據，25度的典型值是37nA，當前房間溫度為26.6度，所以認為本次SHUTDOWN模式實測結果是靠譜的，與官方提供的典型值一致。

2、STANDBY 模式下實測電流為140nA左右

3、STANDBY + RTC 模式下靜態電流為 640nA

4. STANDBY+RTC+SRAM2 _ 850nA

5. STOP2 模式1.47uA

6. STOP2 + RTC _ 1.98uA

7. STOP1 + MR OFF _ 5.46uA

8. STOP1 + MR OFF + RTC _ 6.02uA

9. LPSLEEP, 2MHz _ 65.14uA

10. LPRUN, 2MHz _ 282.58uA

11. SLEEP Range 2, 24MHz _665.34uA

12. SLEEP Range 1, 80MHz _ 2.34053mA

13. RUN while (1) Range 2, 24MHz _2.29558mA

14. RUN-while(1) Range 1, 80MHz _ 8..65513mA

15. RUN CoreMark Range 2, 24MHz _ 2.54658mA

16. RUN CoreMark Range 1, 80MHz _ 9.80108mA

17. RUN reduced code Range 2, 24MHz _ 2.20739mA

18. RUN reduced code Range 1, 80MHz _ 8.49623mA

利用ST官方提供的STM32Nucleo_Power_GUI工具進行評估很方便，相對也更準確，避免了自己寫代碼的時候一些沒有注意到的地方，比如GPIO模式啊，時鐘啊等等一些細節，影響低功耗測量的準確性。同時，官方的STM32Cube_FW_L4_V1.8.0ProjectsSTM32L452RE-NucleoExamplesPWR目錄裡面提供了詳盡的常式，並且包括一個PWR_ModesSelection的常式，可以方便的切換各種電源模式來進行測試。

最後再把上面實測的數據整理下，環境溫度26.6度：

1、SHUTDOWN 00.000 04 mADC

2、STANDBY 00.000 14 mADC

3、STANDBY + RTC 00.000 64 mADC

4. STANDBY+RTC+SRAM2 00.000 85 mADC

5. STOP2 00.001 47 mADC

6. STOP2 + RTC 00.001 98 mADC

7. STOP1 + MR OFF 00.005 46 mADC

8. STOP1 + MR OFF + RTC 00.006 02 mADC

9. LPSLEEP, 2MHz 00.065 14 mADC

10. LPRUN, 2MHz 00.282 58 mADC

11. SLEEP Range 2, 24MHz 00.665 34 mADC

12. SLEEP Range 1, 80MHz 02.340 53 mADC

13. RUN while (1) Range 2, 24MHz 02.295 58 mADC

14. RUN-while(1) Range 1, 80MHz 08.655 13 mADC

15. RUN CoreMark Range 2, 24MHz 02.546 58 mADC

16. RUN CoreMark Range 1, 80MHz 09.801 08 mADC

17. RUN reduced code Range 2, 24MHz 02.207 39 mADC

18. RUN reduced code Range 1, 80MHz 08.496 23 mADC

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