从入门到精通：详解i.MX RT1050中的低电模式与硬件重启

1 前言

电源是芯片的驱动源，一个好的电源管理模块可以让一颗芯片发挥最完美的性能表现，大资本家的梦想都是想让工人吃最少的饭干最多的事，再不济也是吃合适的饭干着合适的事情，RT1050的电源管理模块就是这样的一个存在，我们可以通过电源管理模块让其发挥夸张的性能，让我们一起来学习一下该模块吧。

2 RT1050的电源管理

下图就是RT1050的电源管理系统的框图。

2.1 PMU（Power Management Unit）

在介绍PMU之前，我们先介绍一下电压域（Power Domain）的概念，RT1050为了实现更加精确的电源控制和管理，就将整个片子的外设、核、内存等分成了一个个的域，每一个域都有一个电源开关，我们则是可以控制这个开关来分别控制不同的域的电源，这样则是可以非常灵活的控制整个片子的功耗（具体都有哪些电压域则是可以参考《IMXRT1050RM》的13.4.1.4.3 Power Gating Domain Management）。

PMU模块，大家可以将其看做是整个电源管理系统的模拟执行部分，它承担了电源输入和电源输出的功能，下图是PMU的电源树图和结构图。

2.2 GPC（General Power Controller）

这个模块就是RT1050电源系统的管理者，它的功能有两个，电源门控和唤醒中断控制器。在这里我们介绍电源门控的作用，简单的说，就是控制RT上不同子系统和不同电压域的电源开关，还有就是生产芯片的上电和断电序列，这对于RT的正常启动和掉电是非常重要的，后面我们再详细介绍。

2.3 SRC（SRC - System reset Controller）

系统复位控制器（SRC）控制SoC 的复位和引导操作。它负责生成所有复位信号和启
动解码。复位控制器确定复位的源和复位类型，例如POR，COLD，并执行复位操作，根据复位类型，复位逻辑产生整个IC 的复位序列。

我们在RT1050的电源系统框图中，还可以看到SNVS和CCM的身影，这些模块主要是给GPC和PMU提供一些必要的信号，比如CCM可以给SRC的复位操作和GPC的电源门控操作提供同步信号，SNVS则是可以给PMU提供唤醒信号，在这里则不再多说。

3 Low Power

上面对RT1050的电源系统结构进行了介绍，可以看出非常的强大，那这些设计都是为了low power，芯片的功耗表现在芯片应用上的一项重要指标，下面围绕Low Power来进行介绍。

3.1 电源引脚

下面列出了RT引脚的电源输出引脚定义。

3.2 RT的运行模式

RT的运行模式有RUN模式和Low-Power模式两种。两种模式按照不同程度的不同则是又可以细分8种模式，下表则是显示着每种模式的特征。

下表列出在在RUN模式下不同模式的相关配置。

在这里值得注意的就是，当RT1050处于RUN模式下的Low power run模式下，这时候RT1050是无法切换至Low-Power模式的System Idle模式。因为当进入System Idle模式的芯片状态是依赖当前的RUN模式状态的。

3.3 Low-Power模式的进入和退出

如下图所示，RT可以从RUN模式直接进入四种Low-Power模式，也可以从四种Low-Power模式退出至RUN模式。

下面我们就举一个从RUN模式进入到System Idle的Low-Power模式的例子来说明吧。

3.3.1 如何进入System Idle

对于进入System Idle的过程，下图详细的列出了步骤：

我们再结合NXP实例代码说一下：

voidLPM_EnterSystemIdle(void){// 第一部分LPM_SetWaitModeConfig();/* 设置等待模式配置 *///第二部分SetLowPowerClockGate();/* 设置低功耗时钟门，就是关闭各种不需要的时钟 */ClockSetToSystemIdle();/* 将时钟设置成低功耗空闲 *///第三部分/* Power down USBPHY */PowerDownUSBPHY();/* 断电 USBPHY *//* DCDC to 1.15V */DCDC_AdjustTargetVoltage(DCDC,0xe,0x1);/* DCDC 到 1.15V *//* DCM Mode */DCDC_BootIntoDCM(DCDC);/* DCM 模式 *//* Disconnect internal the load resistor */
    DCDC->REG1 &=~DCDC_REG1_REG_RLOAD_SW_MASK;/* 断开内部负载电阻 *//* Power Down output range comparator */
    DCDC->REG0 |= DCDC_REG0_PWD_CMP_OFFSET_MASK;/* 掉电输出范围比较器 *//* Enable FET ODRIVE */
    PMU->REG_CORE_SET = PMU_REG_CORE_FET_ODRIVE_MASK;/* 使能 FET ODRIVE *//* Connect vdd_high_in and connect vdd_snvs_in */
    PMU->MISC0_CLR = PMU_MISC0_DISCON_HIGH_SNVS_MASK;/* 连接vdd_high_in 并连接vdd_snvs_in */EnableWeakLDO();/* 使能RegularLDO */DisableRegularLDO();/* 失能常规LDO*/BandgapOn();/* 带隙失能 *///第四部分PeripheralEnterDozeMode();/* 外围设备进入打盹模式 *///第五部分__DSB();__WFI();__ISB();}

代码第一部分至第四部分分别对应着步骤部的四个部分，大家自行参照着看一看，大家如果想知道具体操作的寄存器，大家可以自行找到例程好好学习一波。在这里我们提一下第五部分的三个函数，__DSB，__ISB， __WFI。

①__DSB，__ISB
DSB为数据同步，ISB为指令同步，对于单核MCU来说，这个操作可以说熟多余的，但是对于多核则是非常有必要的，因为在系统进入休眠后，需要保证几个核的数据和指令是同步的。

② __WFI
WFI(Wait for interrupt)和WFE(Wait for event)是两个让ARM核进入low-power standby模式的指令，由ARM architecture定义，由ARM core实现。简单的来说，就是WFI和WFE指令可以让core进入休眠，然后等待中断或事件来唤醒。所以WFI可以让RT1050进入Low-Power模式。

（ 注意 ：在开始执行进入Low-Power模式之前，最好禁用全局中断，这样可以保证芯片的正常运行，避免不可预估的事情发生。）

3.3.2 如何退出System Idle

下图展示了如何退出System Idle模式进入RUN模式。

从图中可以看出，当CPU别WAKE-UP信号唤醒后，只需要将进入的步骤逆向恢复就可以了。在这里我就不详细说明了。

（大家如果想知道其他模式的进入和退出，还有每一个步骤的具体实现操作，大家则是可以参考NXP官方文档： 以及NXP的官方例程：evkbimxrt1050_power_mode_switch_bm）。

END