CW32 低电压检测器介绍

武汉芯源半导体有限公司 2022-12-08 561

描述

低电压检测器(LVD)适用于监测VDDA电源电压或外部引脚输入电压，当被监测电压与LVD阈值的比较结果满足触发的条件时，LVD将会产生中断或者复位信号，通常用来处理一些紧急任务。LVD产生的中断或复位标志，只能通过软件程序清零，只有当中断或复位标志被清零后，在再次达到触发条件时，LVD才能再次产生中断或复位信号。本文以CW32L083为例，介绍LVD的使用方法。

低电压检测器（LVD）的主要特性：

1. 4路监测电压源：VDDA电源电压，PA00、PB00、PB11引脚输入

2. 16阶阈值电压，范围2.02V-3.76V

3. 3种触发条件，可以组合使用

电平触发：电压低于阈值

下降沿触发：电压跌落到阈值以下的下降沿

上升沿触发：电压回升到阈值以上的上升沿

4. 可触发产生中断或复位信号，二者不能同时产生

5. 8阶滤波可配置

6. 支持迟滞功能

7. 支持低功耗模式下运行，中断唤醒MCU

上图为CW32L083低电压检测器（LVD）的功能框图，LVD不仅可以监测VDDA电源电压，也可以监测外部引脚 (PA00、PB00、PB11)输入电压，通过控制寄存器LVD_CR0的SOURCE位域来选择，当使用外部引脚来监测电压时，需将对应的GPIO端口配置为模拟输入模式（GPIOx_ANALOG.PINy = 1）。

LVD的输出结果可以从PA01/PA08/PC12/PE02/PF02引脚输出，需将对应的GPIO口配置为数字输出模式，同时选择功能复用，下面为具体配置

//LVD I/O口初始化

void LVD_PortInit(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

//打开GPIOA时钟

__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//将PA08设置为LVD比较结果输出

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_8;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//将PA08复用为LVD比较结果输出

PA08_AFx_LVDOUT();

//将PA00设置为LVD的输入口

PA00_ANALOG_ENABLE();

}

迟滞功能

LVD 内置的电压比较器具有迟滞功能，可避免当 LVD 的被监测电压在阈值电压附近时，电压比较器的输出结果发生频繁翻转，增强系统抗干扰能力。只有当被监测电压高于或低于阈值电压达到20mV时，比较器输出信号才会发生翻转。具体波形如下图所示：

LVD的阈值电压根据LVD控制寄存器LVD_CR0的VTH位值决定，有效值0 ~ 15，如下表所示：

数字滤波功能

CW32L083的LVD支持数字滤波功能，以增强系统的鲁棒性，可将LVD电压比较的输出结果信号进行数字滤波，小于滤波宽度的信号被滤除，不会触发中断或复位，如下图所示：

通过设置控制寄存器LVD_CR1的FLTEN位域为1，可使能数字滤波模块。设置控制寄存器 LVD_CR1 的 FLTCLK 位域可以选择数字滤波的时钟：

• FLTCLK位为1，选择HSIOSC作为滤波时钟

• FLTCLK位为0，选择内置RC振荡器时钟作为滤波时钟，其频率约150kHz

相关的宏定义如下所示：

#define LVD_FilterClk_RC150K ((uint32_t)0x00000000)

#define LVD_FilterClk_HSI ((uint32_t)0x00000010)

控制寄存器LVD_CR1的FLTTIME位域用于选择数字滤波的时钟个数，如下表所示：

从LVD状态寄存器LVD_SR的FLTV位域，可以读出经LVD数字滤波后的信号电平；当 GPIO 的功能复用为LVD_OUT时，数字滤波后的信号就可以从GPIO输出，以方便观察测量。

LVD中断

LVD支持在低功耗模式下工作，中断输出可将芯片从低功耗模式下唤醒。当被监测电压与LVD阈值的比较结果满足触发条件时，可产生中断或复位信号。产生中断还是复位信号由控制寄存器LVD_CR0的ACTION位域控制：

• ACTION为1，LVD触发产生复位 #define LVD_Action_Reset ((uint32_t)0x00000002)

• ACTION为0，LVD触发产生中断 #define LVD_Action_Irq ((uint32_t)0x00000000)

通过设置控制寄存器LVD_CR0的IE位域为1，使能LVD中断，满足触发条件时将产生LVD中断，中断标志位LVD_SR.INTF会被硬件置1，用户可以向INTF位写0，清除中断标志。设置控制寄存器LVD_CR1的LEVEL、FALL、RISE位域，可选择不同的中断或复位触发方式，三者可组合使用：

• LEVEL为1，被监测电压低于阈值时触发中断或产生复位

• FALL为1，被监测电压跌落到阈值以下的下降沿触发中断或产生复位

• RISE为1，被监测电压回升到阈值以上的上升沿触发中断或产生复位

相关的寄存器具体位域可参考下表：

根据上述内容，简单介绍配置电压监测例程。LVD的输入通道设置为PA00，输出端口为PA08，门限电压为2.02V，利用LVD的中断实现当LVD输入通道电压低于或者高于门限电压时刻（利用上升沿和下降沿），PC03输出电平翻转一次。

void LVD_PortInit(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

//打开GPIOA时钟

__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//将PA08设置为LVD比较结果输出

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_8;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//将PA08复用为LVD比较结果输出

PA08_AFx_LVDOUT();

//将PA00设置为LVD的输入口

PA00_ANALOG_ENABLE();

}

int main(void)

{

LVD_InitTypeDef LVD_InitStruct = {0};

//LED初始化

LED_Init();

//配置测试IO口

LVD_PortInit();

LVD_InitStruct.LVD_Action = LVD_Action_Irq; //配置中断功能

LVD_InitStruct.LVD_Source = LVD_Source_PA00; //配置LVD输入口为PA00

LVD_InitStruct.LVD_Threshold = LVD_Threshold_2p02V; //配置LVD基准电压为2.02v

LVD_InitStruct.LVD_FilterEn = LVD_Filter_Enable; //LVD滤波模块开启

LVD_InitStruct.LVD_FilterClk = LVD_FilterClk_RC150K;//LVD滤波时钟为150KHz

LVD_InitStruct.LVD_FilterTime = LVD_FilterTime_4095Clk;

LVD_Init(&LVD_InitStruct);

LVD_TrigConfig(LVD_TRIG_FALL | LVD_TRIG_RISE, ENABLE); //LVD中断为上升沿和下降沿触发

LVD_EnableIrq(LVD_INT_PRIORITY);

LVD_ClearIrq();

FirmwareDelay(4800);

LVD_Enable(); //LVD使能

while (1)

{

if (gFlagIrq)

{

PC03_TOG();

gFlagIrq = FALSE;

}

/** @brief LED I/O初始化**/

void LED_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

//打开GPIOC时钟

__RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

/* Configure the GPIO_LED pin */

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOC, &GPIO_InitStructure);

//LEDs are off.

PC02_SETLOW();

PC03_SETLOW();

}

//LVD中断服务函数

void LVD_IRQHandler(void)

{

LVD_ClearIrq(); //清除中断标志

gFlagIrq = TRUE; //将gFlagIrq赋值为TURE，使main函数中的if判断语句生效

}

上述例程中的LVD_PortInit()为前文LVD的IO口配置函数，下面例程为通过寄存器配置LVD，具体功能与上述例程一样。

void LVD_PortInit(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

//打开GPIOA时钟

__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//将PA08设置为LVD比较结果输出

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_8;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//将PA08复用为LVD比较结果输出

PA08_AFx_LVDOUT();

//将PA00设置为LVD的输入口

PA00_ANALOG_ENABLE();

}

int main(void)

{

//LED初始化

LED_Init();

//配置测试IO口

LVD_PortInit();

CW_LVD->CR0_f.SOURCE=1; //选择待监测的电压来源为PA00

CW_LVD->CR0_f.VTH=0; //选择阈值电压为2.02V

CW_LVD->CR1_f.FLTTIME=7; //选择 LVD 滤波宽度为4095个时钟周期信号

CW_LVD->CR1_f.FLTCLK=0; //选择滤波时钟为150KHz的RC振荡时钟

CW_LVD->CR1_f.FLTEN=1; //使能 LVD 滤波

CW_LVD->CR1_f.RISE=1; //下降沿触发

CW_LVD->CR1_f.FALL=1; //上升沿触发

CW_LVD->CR0_f.ACTION=0; //选择LVD触发为中断

CW_LVD->CR0_f.IE=1; //使能LVD中断

NVIC_ClearPendingIRQ(LVD_IRQn); //使能NVIC中断向量表中的LVD中断

NVIC_SetPriority(LVD_IRQn, 3);

NVIC_EnableIRQ(LVD_IRQn);

FirmwareDelay(4800);

CW_LVD->CR0_f.EN=1; //使能LVD

CW_LVD->SR_f.INTF=0; //清除LVD中断标志

while (1)

{

if (gFlagIrq)

{

PC03_TOG();

gFlagIrq = FALSE;

}

/**@brief LED I/O初始化**/

void LED_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

//打开GPIOC时钟

__RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

/* Configure the GPIO_LED pin */

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOC, &GPIO_InitStructure);

//LEDs are off.

PC02_SETLOW();

PC03_SETLOW();

}

//LVD中断服务函数

void LVD_IRQHandler(void)

{

LVD_ClearIrq(); //清除中断标志

gFlagIrq = TRUE; //将gFlagIrq赋值为TURE，使main函数中的if判断语句生效

}

上述例程功能为在PA00的输入电压值低于2.02v或高于2.02v的时刻，LVD会产生中断，PC03的输出电平会产生翻转，可利用CW32L083的开发板和数字电源进行测试，将PA00和数字电源连接，调节数字电源输出电压，在升高至门限电压以上或者下降至门限电压以下，LED1的状态会发生翻转。

LVD的相关函数及功能，可参考下述介绍。

1.void LVD_EnableNvic(uint8_t intPriority);

//使能NVIC中LVD中断

2.void LVD_DisableNvic(void);

//禁止NVIC中LVD中断

3.void LVD_TrigConfig(uint16_t LVD_TRIG, FunctionalState NewState);

//配置LVD中断/系统复位触发方式

4.void LVD_EnableIrq(uint8_t intPriority);

//使能LVD中断

5.void LVD_DisableIrq(void);

//禁止LVD中断

6.void LVD_ClearIrq(void);

//清除LVD中断标志

7.boolean_t LVD_GetIrqStatus(void);

//获取LVD中断标志

8.FlagStatus LVD_GetFlagStatus(uint16_t LVD_FLAG);

//获取LVD指定的状态位

9.boolean_t LVD_GetFilterResult(void);

//获取Filter结果

10.void LVD_Init(LVD_InitTypeDef* LVD_InitStruct);

//LVD初始化

11.void LVD_DeInit(void);

//LVD去初始化

12.void LVD_Enable(void);

//使能LVD

13.void LVD_Disable(void);

//停止LVD

CW32的LVD的使用介绍到此结束。

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