7.1. 要点
● 消費電力と機能を調節するための電力管理
● 5つの休止形態動作種別
● ｱｲﾄﾞﾙ
● ﾊﾟﾜｰﾀﾞｳﾝ
● ﾊﾟﾜｰｾｰﾌﾞ
● ｽﾀﾝﾊﾞｲ
● 拡張ｽﾀﾝﾊﾞｲ
● 活性とｱｲﾄﾞﾙの動作形態でｸﾛｯｸを禁止して未使用周辺機能をOFFにするための電力削減ﾚｼﾞｽﾀ 7.2. 概要
電力消費を応用の必要条件に仕立てるために様々な休止形態動作とｸﾛｯｸ開閉が提供されます。これは節電のための未使用部署 の停止をXMEGAﾏｲｸﾛ ｺﾝﾄﾛｰﾗに許します。
全ての休止形態が利用可能で、活動動作から移行することができます。活動動作ではCPUが応用ｺｰﾄﾞを実行します。ﾃﾞﾊﾞｲｽが休止 形態動作に移行すると、ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ実行が停止され、再びﾃﾞﾊﾞｲｽを起動するのに割り込みまたはﾘｾｯﾄが使用されます。応用ｺｰﾄﾞは何 時、どの休止動作形態へ移行するかを決めます。許可された周辺機能からの割り込みと許可された全てのﾘｾｯﾄ元がﾏｲｸﾛ ｺﾝﾄﾛｰﾗ を休止から活動動作に回復することができます。
加えて、電力削減ﾚｼﾞｽﾀはｿﾌﾄｳｪｱから個別周辺機能へのｸﾛｯｸを停止する方法を提供します。これが行われると、周辺機能の現在 の状態は凍結され、その周辺機能からの電力消費はありません。これは活動動作とｱｲﾄﾞﾙ動作での消費電力を減らし、休止形態動 作だけよりも遥かに細かく調整された電力管理を可能にします。
7.3. 休止形態動作
休止形態動作は節電のためにﾏｲｸﾛ ｺﾝﾄﾛｰﾗ内の部署とｸﾛｯｸ範囲を停止するのに使用されます。XMEGAﾏｲｸﾛ ｺﾝﾄﾛｰﾗは応用実 行中の代表的な機能段に合うように調整された5つの異なる休止形態動作を持ちます。休止形態へ移行するための専用休止命令 (SLEEP)が利用できます。休止からﾃﾞﾊﾞｲｽを起動するのに割り込みが使用され、利用可能な割り込み起動元は形態設定された休止 形態種別に依存します。許可された割り込みが起こると、ﾃﾞﾊﾞｲｽは起動し、SLEEP命令の後の最初の命令から通常のﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ実行を 継続する前に、割り込み処理ﾙｰﾁﾝを実行します。起動が起きた時により高い優先権の他の割り込みが保留中の場合、起動割り込 みに対する割り込み処理ﾙｰﾁﾝが実行される前に、それらの割り込み処理ﾙｰﾁﾝがそれらの優先権に従って実行されます。起動後、
CPUは実行を開始する前に4ｸﾛｯｸ周期停止します。
表7-1.は各種休止形態動作と活動するｸﾛｯｸ範囲、発振器と起動元を示します。
表7-1. 各休止形態動作での活動ｸﾛｯｸ範囲と起動元
活動ｸﾛｯｸ範囲 発振器 起動元
休止形態種別 非同期ﾎﾟｰﾄ
割り込み ｼｽﾃﾑ
ｸﾛｯｸ元 RTC ｸﾛｯｸ元 CPU
ｸﾛｯｸ 周辺 ｸﾛｯｸ
RTC ｸﾛｯｸ
RTC 割り込み TWIｱﾄﾞﾚｽ一致
割り込み
その他 割り込み
ｱｲﾄﾞﾙ 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇
ﾊﾟﾜｰﾀﾞｳﾝ 〇 〇
〇 〇 〇
ﾊﾟﾜｰｾｰﾌﾞ 〇 〇
〇
ｽﾀﾝﾊﾞｲ 〇 〇
〇 〇
拡張ｽﾀﾝﾊﾞｲ 〇 〇 〇 〇
ﾃﾞﾊﾞｲｽに対する起動時間は休止形態種別と主ｸﾛｯｸ元に依存します。ｼｽﾃﾑ ｸﾛｯｸ元が走行を維持されない休止形態種別に対して は起動時間にｼｽﾃﾑ ｸﾛｯｸ元に対する始動時間が加えられなければなりません。各種発振器任意選択に対する始動時間の詳細に ついては41頁の「ｼｽﾃﾑ ｸﾛｯｸとｸﾛｯｸ選択」を参照してください。
ﾚｼﾞｽﾀ ﾌｧｲﾙ、SRAM、I/Oﾚｼﾞｽﾀの内容は休止中も維持されます。休止の間にﾘｾｯﾄが起きた場合、ﾃﾞﾊﾞｲｽはﾘｾｯﾄし、ﾘｾｯﾄ ﾍﾞｸﾀから 始動して実行します。
7.3.1. ｱｲﾄﾞﾙ動作
ｱｲﾄﾞﾙ動作ではCPUと不揮発性ﾒﾓﾘが停止されますが(進行中のどのﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞも完了されることに注意)、割り込み制御器と事象ｼｽ ﾃﾑを含む全ての周辺機能は動作を維持されます。許可されたどの割り込みもﾃﾞﾊﾞｲｽを起動します。
7.3.2. ﾊﾟﾜｰﾀﾞｳﾝ動作
ﾊﾟﾜｰﾀﾞｳﾝ動作では実時間計数器ｸﾛｯｸ元を含む全てのｸﾛｯｸ元が停止されます。これは走行しているｸﾛｯｸを必要としない非同期部 署だけの動作を許します。MCUを起動できる割り込みは2線ｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ ｱﾄﾞﾚｽ一致割り込み、非同期ﾎﾟｰﾄ割り込みだけです。
7.3.3. ﾊﾟﾜｰｾｰﾌﾞ動作
ﾊﾟﾜｰｾｰﾌﾞ動作は1つの例外(以下)を除いてﾊﾟﾜｰﾀﾞｳﾝ動作と同じです。実時間計数器(RTC)が許可されているなら、それは休止中も 動作を維持され、ﾃﾞﾊﾞｲｽはRTCの上昇溢れまたは比較一致の割り込みのどちらからでも起動できます。
7.3.4. ｽﾀﾝﾊﾞｲ動作
ｽﾀﾝﾊﾞｲ動作は許可されているｼｽﾃﾑ ｸﾛｯｸ元が動作を維持され、一方CPU、周辺機能、RTCのｸﾛｯｸが停止される例外を除いてﾊﾟ ﾜｰﾀﾞｳﾝ動作と同じです。これは起動時間を減らします。
7.3.5. 拡張ｽﾀﾝﾊﾞｲ動作
拡張ｽﾀﾝﾊﾞｲ動作は許可されているｼｽﾃﾑ ｸﾛｯｸ元が動作を維持され、一方CPUと周辺機能のｸﾛｯｸが停止される例外を除いてﾊﾟﾜｰ ｾｰﾌﾞ動作と同じです。これは起動時間を減らします。
7.4. 電力削減ﾚｼﾞｽﾀ
電力削減(PR)ﾚｼﾞｽﾀは個別周辺機能へのｸﾛｯｸを停止する方法を提供します。これが行われると、周辺機能の現在の状態は凍結さ れ、関連するI/Oﾚｼﾞｽﾀが読み書きできなくなります。周辺機能によって使用される資源は占有に留まり、従って殆どの場合で周辺機 能はｸﾛｯｸを停止する前に禁止されるべきです。周辺機能へのｸﾛｯｸを再び許可することは、周辺機能を停止前と同じ状態にします。
これは総電力消費を減らすためにｱｲﾄﾞﾙ動作と活動動作で使用できます。他の全ての休止形態動作では周辺ｸﾛｯｸが既に停止され ています。
全てのﾃﾞﾊﾞｲｽが電力削減ﾚｼﾞｽﾀ内のﾋﾞｯﾄに関連する全ての周辺機能を持つ訳ではありません。利用不能の周辺機能に対する電力 削減ﾋﾞｯﾄの設定（1)は無効です。
7.5. 消費電力の最小化
AVR MCUで制御されるｼｽﾃﾑで消費電力の最小化を試みる時に考慮する多数の検討点があります。一般的に応用が動作するのに 必要とされる部署だけが保証するように、正しい休止形態が選択されて使用されるべきです。
必要とされない全ての機能は禁止されるべきです。特に以下の部署は可能な最低消費電力の達成を試みる時に特別な考慮を必要 とするでしょう。
7.5.1. A/D変換器 - ADC
使用されないなら、ｱｲﾄﾞﾙ動作へ移行する時にA/D変換器は禁止されるべきです。他の休止形態ではA/D変換器が自動的に禁止さ れます。A/D変換器がOFFそして再びONに切り替えられると、次の(最初の)変換は延長された(初回)変換になります。これは有効な 変換を起動する前に使用者はADC始動時間の間待つべきことを意味します。A/D変換器操作の詳細については172頁の「ADC - A/D変換器」を参照してください。
7.5.2. ｱﾅﾛｸﾞ比較器 - AC
ｱｲﾄﾞﾙ動作移行時、ｱﾅﾛｸﾞ比較器は使用されないなら、禁止されるべきです。他の休止形態ではｱﾅﾛｸﾞ比較器が自動的に禁止され ます。けれども、ｱﾅﾛｸﾞ比較器が入力として内部基準電圧を使用する構成設定の場合、ｱﾅﾛｸﾞ比較器は全休止形態で禁止されるべ きです。さもなければ、内部基準電圧は休止形態と無関係に許可されます。ｱﾅﾛｸﾞ比較器の形態設定法の詳細については190頁の
「AC - ｱﾅﾛｸﾞ比較器」を参照してください。
7.5.3. 低電圧検出器(BOD)
低電圧検出器(BOD)が応用で必要とされないなら、この部署はOFFにされるべきです。低電圧検出器がBODACTとBODPDのﾋｭｰｽﾞ によって許可されていると全休止形態で許可され、常に電力を消費します。より深い休止形態では、消費電流を減らすためにOFFに して採取動作形態に設定することができます。低電圧検出器(BOD)の構成設定法の詳細については61頁の「低電圧検出(BOD)」を 参照してください。
7.5.4. ｳｫｯﾁﾄﾞｯｸﾞ ﾀｲﾏ
ｳｫｯﾁﾄﾞｯｸﾞ ﾀｲﾏが応用で必要とされないなら、この部署はOFFにされるべきです。ｳｫｯﾁﾄﾞｯｸﾞ ﾀｲﾏが許可されていると全休止形態で 許可され、故に常時電力を消費します。ｳｫｯﾁﾄﾞｯｸﾞ ﾀｲﾏの形態設定法の詳細については64頁の「WDT - ｳｫｯﾁﾄﾞｯｸﾞ ﾀｲﾏ」を参照して ください。
7.5.5. ﾎﾟｰﾄ ﾋﾟﾝ
休止形態へ移行する時に全てのﾎﾟｰﾄ ﾋﾟﾝは最小電力使用に形態設定されるべきです。最も重要なことはその時にﾋﾟﾝが抵抗性負荷 を駆動しないのを保証することです。周辺ｸﾛｯｸ(
clk
PER)が停止される休止形態ではﾃﾞﾊﾞｲｽの入力緩衝部が禁止されます。これは必 要とされない時に入力論理回路によって電力が消費されないことを保証します。7.6. ﾚｼﾞｽﾀ説明 - 休止
7.6.1. CTRL - 制御ﾚｼﾞｽﾀ (Control register)
- - - - SMODE2～0
7 6 5 4 3 2 1 0
ﾋﾞｯﾄ
CTRL +$00
R/W R/W
R/W R/W
R R
R R
0 0
0 0
0 0
0 0
Read/Write 初期値
SEN
● ﾋﾞｯﾄ7～4 - 予約 (Reserved)
これらのﾋﾞｯﾄは未使用で将来用に予約されています。将来のﾃﾞﾊﾞｲｽとの互換性のため、このﾚｼﾞｽﾀが書かれる時に、これらのﾋﾞｯﾄへ 常に0を書いてください。
● ﾋﾞｯﾄ3～1 - SMODE2～0 : 休止形態動作種別選択 (Sleep Mode Selection)
これらのﾋﾞｯﾄは表7-2.に従って休止形態動作種別を選びます。 表7-2. 休止形態動作種別
群形態設定 内容
SMODE2～0
IDLE ｱｲﾄﾞﾙ動作 0 0 0
- (予約) 0 0 1
PDOWN ﾊﾟﾜｰﾀﾞｳﾝ動作 0 1 0
PSAVE ﾊﾟﾜｰｾｰﾌﾞ動作 0 1 1
- (予約) 1 0 0
- (予約) 1 0 1
STDBY ｽﾀﾝﾊﾞｲ動作 1 1 0
ESTDBY 拡張ｽﾀﾝﾊﾞｲ動作 1 1 1
● ﾋﾞｯﾄ0 - SEN : 休止許可 (Sleep Enable)
SLEEP命令が実行される時にMCUを選択した休止形態動作に移行させるために、このﾋﾞｯﾄが設定(1)されなければなりません。休止 形態動作の予期せぬ移行を避けるために、SLEEP命令実行直前にSENを書き、起動後直ちに解除(0)することが推奨されます。
7.7. ﾚｼﾞｽﾀ説明 - 電力削減
7.7.1. PRGEN - 一般電力削減ﾚｼﾞｽﾀ (General Power Reduction register)
● ﾋﾞｯﾄ7～4 - 予約 (Reserved)
これらのﾋﾞｯﾄは未使用で将来用に予約されています。将来のﾃﾞﾊﾞｲｽとの互換性のため、このﾚｼﾞｽﾀが書かれる時に、これらのﾋﾞｯﾄへ 常に0を書いてください。
● ﾋﾞｯﾄ2 - RTC : 実時間計数器電力削減 (Real-Time Counter)
このﾋﾞｯﾄの設定(1)が実時間計数器へ周辺ｸﾛｯｸをOFFにします。これはﾚｼﾞｽﾀ ｱｸｾｽ、割り込み生成、事象生成が停止されますが、
計数器が動き続けることを意味します。
● ﾋﾞｯﾄ1 - EVSYS : 事象ｼｽﾃﾑ電力削減 (Event System)
このﾋﾞｯﾄの設定(1)が事象ｼｽﾃﾑへのｸﾛｯｸを停止します。このﾋﾞｯﾄが解除(0)されると、部署は停止前のように継続(動作)します。
● ﾋﾞｯﾄ0 - 予約 (Reserved)
このﾋﾞｯﾄは未使用で将来用に予約されています。将来のﾃﾞﾊﾞｲｽとの互換性のため、このﾚｼﾞｽﾀが書かれる時に、このﾋﾞｯﾄへ常に0を 書いてください。
- - - RTC
7 6 5 4 3 2 1 0
ﾋﾞｯﾄ
PRGEN +$00
R R/W
R/W R
R R
R R
0 0
0 0
0 0
0 0
Read/Write 初期値
EVSYS