24/09/201504/03/2020

MSP430 – Modos de Low-Power

ÍNDICE DE CONTEÚDO

Este post faz parte da série MSP430. Leia também os outros posts da série:

MSP430 com IAR: Primeiros passos
Acionamento de Motor de Passo com MSP430
MSP430 - Modos de Low-Power
MSP430 Driver Library

Continuando com a série de artigos sobre MSP430, neste iremos abordar uma das principais características desta família de microcontroladores, que são seus modos de baixo consumo (Ultra Low-Power). Os modos Low-Power são recursos que os microcontroladores possuem para economizar energia. Quando o microcontrolador entra neste modo de operação alguns dos seus periféricos são desligados, e para o mesmo sair deste modo é necessário que aconteça algum tipo de evento. Esses eventos podem ser uma interrupção por hardware ou por software.

Modos de operação no MSP430

O MSP430G2452 é o microcontrolador que estou utilizando em minha LaunchPad MSP-EXP430G2, possuindo seis modos Low-Power de acordo com o datasheet:

Modo Ativo: Com todos os periféricos ativos;
Modo Low-Power 0 (LPM0): CPU (Central Processing Unit) desligada. ACLK (Auxiliary Clock) e SMCLK (Sub-Main Clock) permanecem ativos, MCLK (Main Clock) fica desativado;
Modo Low-Power 1 (LPM1): CPU (Central Processing Unit) desligada. ACLK (Auxiliary Clock) e SMCLK (Sub-Main Clock) permanecem ativos, MCLK (Main Clock) fica desativado. DCO (Digitally Controlled Oscillator) desativado;
Modo Low-Power 2 (LPM2): CPU (Central Processing Unit) desligada. MCLK (Main Clock) e SMCLK (Sub-Main Clock) desativados. DCO (Digitally Controlled Oscillator) permanece ativo. ACLK (Auxiliary Clock) Ativo;
Modo Low-Power 3 (LPM3): CPU (Central Processing Unit) desativado. MCLK (Main Clock) e SMCLK (Sub-Main Clock) desativados. DCO (Digitally Controlled Oscillator) desativado. ACLK (Auxiliary Clock) Ativo;
Modo Low-Power 4 (LPM4): CPU (Central Processing Unit) desativado. ACLK (Auxiliary Clock) desativado. MCLK (Main Clock) e SMCLK (Sub-Main Clock) desativados. DCO (Digitally Controlled Oscillator) desativado. Cristal Oscilador Desativado.

Na tabela abaixo, é apresentado o consumo de energia para cada um dos modos de operação do MSP430G2452.

Tabela 1 - Tabela de consumo de cada modo Low-Power.

tabela de consumo dos modos low power do msp430

Como podemos notar na tabela acima, o MSP430 possui valores de corrente na ordem de micro Ampere em modo Low-Power. O artifício que essa família de microcontroladores possui para atingir valores tão pequenos no consumo de energia é a existência de diferentes sinais de Clock (ACLK, SMCLK, MCLK) para fornecer aos seus periféricos. Isso permite que alguns periféricos sejam desligados conforme o modo low-power que foi habilitado, proporcionando assim uma grande economia da energia consumida pelo microcontrolador. Na figura 1 é mostrado o diagrama de blocos funcional do MSP430G2452 e os sinais de Clock citados acima.

diagrama de bloco do funcionamento do MSP430 (MSP430G2452). — Figura 1 - Diagrama de bloco do funcionamento do MSP430G2452.

Ativando o Modo Low-Power

Os modos de baixo consumo são habilitados via software. É feito através do bits localizados no registrador especial R2. Para ativar basta utilizar a função “__bic_SR_register()” acompanhada por um parâmetro que indica o modo de Low-Power que deseja ser executado. Exemplo:

__bis_SR_register(LPM4_bits);       // Entra no módulo LPM4

1	__bis_SR_register(LPM4_bits); // Entra no módulo LPM4

A própria biblioteca do microcontrolador (“io430g2452.h” para o IAR Embedded Workbench IDE e “msp430g2452.h” para Code Composer Studio) já possui as definições da macros para habilitar e desabilitar os modos de baixo consumo.

/*------------------------------------------------------------------------------- 
 * Status register bits
 *------------------------------------------------------------------------------*/
#define C                (0x0001)
#define Z                (0x0002)
#define N                (0x0004)
#define V                (0x0100)
#define GIE              (0x0008)
#define CPUOFF           (0x0010)
#define OSCOFF           (0x0020)
#define SCG0             (0x0040)
#define SCG1             (0x0080)

/* Low Power Modes coded with Bits 4-7 in SR */
#define LPM0_bits        (CPUOFF)
#define LPM1_bits        (SCG0+CPUOFF)
#define LPM2_bits        (SCG1+CPUOFF)
#define LPM3_bits        (SCG1+SCG0+CPUOFF)
#define LPM4_bits        (SCG1+SCG0+OSCOFF+CPUOFF)

#define LPM0      __bis_SR_register(LPM0_bits)         /* Enter Low Power Mode 0 */
#define LPM0_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits) /* Exit Low Power Mode 0  */
#define LPM1      __bis_SR_register(LPM1_bits)         /* Enter Low Power Mode 1 */
#define LPM1_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM1_bits) /* Exit Low Power Mode 1  */
#define LPM2      __bis_SR_register(LPM2_bits)         /* Enter Low Power Mode 2 */
#define LPM2_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM2_bits) /* Exit Low Power Mode 2  */
#define LPM3      __bis_SR_register(LPM3_bits)         /* Enter Low Power Mode 3 */
#define LPM3_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM3_bits) /* Exit Low Power Mode 3  */
#define LPM4      __bis_SR_register(LPM4_bits)         /* Enter Low Power Mode 4 */
#define LPM4_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM4_bits) /* Exit Low Power Mode 4  */
/*-------------------------------------------------------------------------------*/

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/*-------------------------------------------------------------------------------

* Status register bits

*------------------------------------------------------------------------------*/

#define C (0x0001)

#define Z (0x0002)

#define N (0x0004)

#define V (0x0100)

#define GIE (0x0008)

#define CPUOFF (0x0010)

#define OSCOFF (0x0020)

#define SCG0 (0x0040)

#define SCG1 (0x0080)

/* Low Power Modes coded with Bits 4-7 in SR */

#define LPM0_bits (CPUOFF)

#define LPM1_bits (SCG0+CPUOFF)

#define LPM2_bits (SCG1+CPUOFF)

#define LPM3_bits (SCG1+SCG0+CPUOFF)

#define LPM4_bits (SCG1+SCG0+OSCOFF+CPUOFF)

#define LPM0 __bis_SR_register(LPM0_bits) /* Enter Low Power Mode 0 */

#define LPM0_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM0_bits) /* Exit Low Power Mode 0 */

#define LPM1 __bis_SR_register(LPM1_bits) /* Enter Low Power Mode 1 */

#define LPM1_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM1_bits) /* Exit Low Power Mode 1 */

#define LPM2 __bis_SR_register(LPM2_bits) /* Enter Low Power Mode 2 */

#define LPM2_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM2_bits) /* Exit Low Power Mode 2 */

#define LPM3 __bis_SR_register(LPM3_bits) /* Enter Low Power Mode 3 */

#define LPM3_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM3_bits) /* Exit Low Power Mode 3 */

#define LPM4 __bis_SR_register(LPM4_bits) /* Enter Low Power Mode 4 */

#define LPM4_EXIT __bic_SR_register_on_exit(LPM4_bits) /* Exit Low Power Mode 4 */

/*-------------------------------------------------------------------------------*/

A seguir um exemplo de código fonte onde é habilitado o modo Low-Power. Neste exemplo é configurado o modo Low-Power 4, o pino P1.0 como saída, o pino P1.3 como entrada e a interrupção por borda de descida no pino P1.3. Feita todas as configurações, logo depois o microcontrolador entra em modo Low-Power.

Para o MSP430 sair deste estado é necessário que ocorra uma transição de borda de descida no pino P1.3, isto é, o nível lógico da entrada deve passar de 1 para 0.

Vale lembrar que esse exemplo foi testado na LaunchPad MSP-EXP430G2. Logo, é necessário adicionar um resistor de pull-Up no pino P1.3.

//******************************************************************************
// Projeto: Ativando Módulo Low_Power 4 com MSP-EXP430G2  
//******************************************************************************
#include "io430.h"			// Biblioteca para IAR Embedded Workbench IDE
//#include <msp430.h>       // Biblioteca para Code Composer Studio 

int main(void)
{
  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;                 // Desabilita watchdog timer
  P1DIR |= 0x01;                            // Habilita P1.0 como saída
  P1IE  |= 0x08;                            // Configura interrupção para o P1.3
  P1IES |= 0x08;                            // Configura borda de descida no P1.3
  P1IFG &= ~0x08;                           // Limpa Flag do pino P1.3

  __bis_SR_register(LPM4_bits + GIE);       // Entra no módulo LPM4
}

// Rotina de interrupção do Port P1
#if defined(__TI_COMPILER_VERSION__) || defined(__IAR_SYSTEMS_ICC__)
#pragma vector=PORT1_VECTOR
__interrupt void Port_1(void)
#elif defined(__GNUC__)
void __attribute__ ((interrupt(PORT1_VECTOR))) Port_1 (void)
#else
#error Compiler not supported!
#endif
{
  P1OUT ^= 0x01;                            // inverte o valor de P1.0 
  P1IFG &= ~0x10;                           // Limpa Flag do pino P1.3
}
//******************************************************************************

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// Projeto: Ativando Módulo Low_Power 4 com MSP-EXP430G2

//******************************************************************************

#include "io430.h" // Biblioteca para IAR Embedded Workbench IDE

//#include <msp430.h> // Biblioteca para Code Composer Studio

int main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Desabilita watchdog timer

P1DIR |= 0x01; // Habilita P1.0 como saída

P1IE |= 0x08; // Configura interrupção para o P1.3

P1IES |= 0x08; // Configura borda de descida no P1.3

P1IFG &= ~0x08; // Limpa Flag do pino P1.3

__bis_SR_register(LPM4_bits + GIE); // Entra no módulo LPM4

}

// Rotina de interrupção do Port P1

#if defined(__TI_COMPILER_VERSION__) || defined(__IAR_SYSTEMS_ICC__)

#pragma vector=PORT1_VECTOR

__interrupt void Port_1(void)

#elif defined(__GNUC__)

void __attribute__ ((interrupt(PORT1_VECTOR))) Port_1 (void)

#else

#error Compiler not supported!

#endif

{

P1OUT ^= 0x01; // inverte o valor de P1.0

P1IFG &= ~0x10; // Limpa Flag do pino P1.3

}

//******************************************************************************

Conclusão

Neste artigo observamos como é fácil habilitar os modos Low-Power para a família de microcontroladores MSP430 e também o seu consumo em cada um dos seus modos de operação.

Para o projeto ter uma boa eficiência no consumo de energia não basta ter um microcontrolador operando no modo de baixo consumo, o hardware precisa ser otimizado para obter o menor consumo. Os microcontroladores MSP430 se mostram uma boa opção para dispositivos portáteis, dispositivos móveis, ou aplicações que exijam baixo consumo.

Referências

- http://www.ti.com/product/msp430g2452

- http://www.ti.com/product/MSP430G2452/toolssoftware#softTools

- http://www.ti.com/lit/ds/symlink/msp430g2452.pdf

Tabela 1 - Fonte: Texas Instruments - MSP430G2452

Figura 1 - Fonte: Texas Instruments - MSP430G2452

Figura da imagem destacada - Fonte: AZORobotics - TECMUNDO

Saiba mais sobre MSP430

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tryedge

24/09/2015 17:01

Excelente artigo! Estou no aguardo dos próximos!

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Evandro Teixeira

Reply to tryedge

24/09/2015 21:51

Muito Obrigado!!! Estou trabalhando em conjunto com equipe Embarcados para produzir mais conteudo.

0

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Daniel Oliveira

21/09/2015 15:44

Ótimo artigo! Parabéns!

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Douglas Silva

04/07/2016 22:50

Olá, boa noite!! Você tem alguma programação e circuito de uma balança eletronica com ele ? Preciso fazer uma balança simples, menos de 1kg, só que tenha uma autonomia boa, com uma bateria de 3v. Por favor, se você tiver você me ajuda ? realmente tou precisando muito. A idéia é quando chegar no peso menor que 100g por exemplo um led acenda, Só isso.Pode me Ajudar ?

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