CW32 低電壓檢測器介紹

低電壓檢測器(LVD)適用于監(jiān)測VDDA電源電壓或外部引腳輸入電壓，當(dāng)被監(jiān)測電壓與LVD閾值的比較結(jié)果滿足觸發(fā)的條件時，LVD將會產(chǎn)生中斷或者復(fù)位信號，通常用來處理一些緊急任務(wù)。LVD產(chǎn)生的中斷或復(fù)位標(biāo)志，只能通過軟件程序清零，只有當(dāng)中斷或復(fù)位標(biāo)志被清零后，在再次達(dá)到觸發(fā)條件時，LVD才能再次產(chǎn)生中斷或復(fù)位信號。本文以CW32L083為例，介紹LVD的使用方法。

低電壓檢測器（LVD）的主要特性：

1. 4路監(jiān)測電壓源：VDDA電源電壓，PA00、PB00、PB11引腳輸入

2. 16階閾值電壓，范圍2.02V-3.76V

3. 3種觸發(fā)條件，可以組合使用

電平觸發(fā)：電壓低于閾值

下降沿觸發(fā)：電壓跌落到閾值以下的下降沿

上升沿觸發(fā)：電壓回升到閾值以上的上升沿

4. 可觸發(fā)產(chǎn)生中斷或復(fù)位信號，二者不能同時產(chǎn)生

5. 8階濾波可配置

6. 支持遲滯功能

7. 支持低功耗模式下運(yùn)行，中斷喚醒MCU

上圖為CW32L083低電壓檢測器（LVD）的功能框圖，LVD不僅可以監(jiān)測VDDA電源電壓，也可以監(jiān)測外部引腳 (PA00、PB00、PB11)輸入電壓，通過控制寄存器LVD_CR0的SOURCE位域來選擇，當(dāng)使用外部引腳來監(jiān)測電壓時，需將對應(yīng)的GPIO端口配置為模擬輸入模式（GPIOx_ANALOG.PINy = 1）。

LVD的輸出結(jié)果可以從PA01/PA08/PC12/PE02/PF02引腳輸出，需將對應(yīng)的GPIO口配置為數(shù)字輸出模式，同時選擇功能復(fù)用，下面為具體配置

//LVD I/O口初始化

void LVD_PortInit(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

//打開GPIOA時鐘

__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//將PA08設(shè)置為LVD比較結(jié)果輸出

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_8;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//將PA08復(fù)用為LVD比較結(jié)果輸出

PA08_AFx_LVDOUT();

//將PA00設(shè)置為LVD的輸入口

PA00_ANALOG_ENABLE();

}

遲滯功能

LVD 內(nèi)置的電壓比較器具有遲滯功能，可避免當(dāng) LVD 的被監(jiān)測電壓在閾值電壓附近時，電壓比較器的輸出結(jié)果發(fā)生頻繁翻轉(zhuǎn)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。只有當(dāng)被監(jiān)測電壓高于或低于閾值電壓達(dá)到20mV時，比較器輸出信號才會發(fā)生翻轉(zhuǎn)。具體波形如下圖所示：

LVD的閾值電壓根據(jù)LVD控制寄存器LVD_CR0的VTH位值決定，有效值0 ~ 15，如下表所示：

數(shù)字濾波功能

CW32L083的LVD支持?jǐn)?shù)字濾波功能，以增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，可將LVD電壓比較的輸出結(jié)果信號進(jìn)行數(shù)字濾波，小于濾波寬度的信號被濾除，不會觸發(fā)中斷或復(fù)位，如下圖所示：

通過設(shè)置控制寄存器LVD_CR1的FLTEN位域為1，可使能數(shù)字濾波模塊。設(shè)置控制寄存器 LVD_CR1 的 FLTCLK 位域可以選擇數(shù)字濾波的時鐘：

? FLTCLK位為1，選擇HSIOSC作為濾波時鐘

? FLTCLK位為0，選擇內(nèi)置RC振蕩器時鐘作為濾波時鐘，其頻率約150kHz

相關(guān)的宏定義如下所示：

#define LVD_FilterClk_RC150K ((uint32_t)0x00000000)

#define LVD_FilterClk_HSI ((uint32_t)0x00000010)

控制寄存器LVD_CR1的FLTTIME位域用于選擇數(shù)字濾波的時鐘個數(shù)，如下表所示：

從LVD狀態(tài)寄存器LVD_SR的FLTV位域，可以讀出經(jīng)LVD數(shù)字濾波后的信號電平；當(dāng) GPIO 的功能復(fù)用為LVD_OUT時，數(shù)字濾波后的信號就可以從GPIO輸出，以方便觀察測量。

LVD中斷

LVD支持在低功耗模式下工作，中斷輸出可將芯片從低功耗模式下喚醒。當(dāng)被監(jiān)測電壓與LVD閾值的比較結(jié)果滿足觸發(fā)條件時，可產(chǎn)生中斷或復(fù)位信號。產(chǎn)生中斷還是復(fù)位信號由控制寄存器LVD_CR0的ACTION位域控制：

? ACTION為1，LVD觸發(fā)產(chǎn)生復(fù)位 #define LVD_Action_Reset ((uint32_t)0x00000002)

? ACTION為0，LVD觸發(fā)產(chǎn)生中斷 #define LVD_Action_Irq ((uint32_t)0x00000000)

通過設(shè)置控制寄存器LVD_CR0的IE位域為1，使能LVD中斷，滿足觸發(fā)條件時將產(chǎn)生LVD中斷，中斷標(biāo)志位LVD_SR.INTF會被硬件置1，用戶可以向INTF位寫0，清除中斷標(biāo)志。設(shè)置控制寄存器LVD_CR1的LEVEL、FALL、RISE位域，可選擇不同的中斷或復(fù)位觸發(fā)方式，三者可組合使用：

? LEVEL為1，被監(jiān)測電壓低于閾值時觸發(fā)中斷或產(chǎn)生復(fù)位

? FALL為1，被監(jiān)測電壓跌落到閾值以下的下降沿觸發(fā)中斷或產(chǎn)生復(fù)位

? RISE為1，被監(jiān)測電壓回升到閾值以上的上升沿觸發(fā)中斷或產(chǎn)生復(fù)位

相關(guān)的寄存器具體位域可參考下表：

根據(jù)上述內(nèi)容，簡單介紹配置電壓監(jiān)測例程。LVD的輸入通道設(shè)置為PA00，輸出端口為PA08，門限電壓為2.02V，利用LVD的中斷實現(xiàn)當(dāng)LVD輸入通道電壓低于或者高于門限電壓時刻（利用上升沿和下降沿），PC03輸出電平翻轉(zhuǎn)一次。

void LVD_PortInit(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

//打開GPIOA時鐘

__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//將PA08設(shè)置為LVD比較結(jié)果輸出

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_8;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//將PA08復(fù)用為LVD比較結(jié)果輸出

PA08_AFx_LVDOUT();

//將PA00設(shè)置為LVD的輸入口

PA00_ANALOG_ENABLE();

}

int main(void)

{

LVD_InitTypeDef LVD_InitStruct = {0};

//LED初始化

LED_Init();

//配置測試IO口

LVD_PortInit();

LVD_InitStruct.LVD_Action = LVD_Action_Irq; //配置中斷功能

LVD_InitStruct.LVD_Source = LVD_Source_PA00; //配置LVD輸入口為PA00

LVD_InitStruct.LVD_Threshold = LVD_Threshold_2p02V; //配置LVD基準(zhǔn)電壓為2.02v

LVD_InitStruct.LVD_FilterEn = LVD_Filter_Enable; //LVD濾波模塊開啟

LVD_InitStruct.LVD_FilterClk = LVD_FilterClk_RC150K;//LVD濾波時鐘為150KHz

LVD_InitStruct.LVD_FilterTime = LVD_FilterTime_4095Clk;

LVD_Init(&LVD_InitStruct);

LVD_TrigConfig(LVD_TRIG_FALL | LVD_TRIG_RISE, ENABLE); //LVD中斷為上升沿和下降沿觸發(fā)

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};

//打開GPIOC時鐘

__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中斷服務(wù)函數(shù)

void LVD_IRQHandler(void)

{

LVD_ClearIrq(); //清除中斷標(biāo)志

gFlagIrq = TRUE; //將gFlagIrq賦值為TURE，使main函數(shù)中的if判斷語句生效

}

上述例程中的LVD_PortInit()為前文LVD的IO口配置函數(shù)，下面例程為通過寄存器配置LVD，具體功能與上述例程一樣。

void LVD_PortInit(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

//打開GPIOA時鐘

__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

//將PA08設(shè)置為LVD比較結(jié)果輸出

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_8;

GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//將PA08復(fù)用為LVD比較結(jié)果輸出

PA08_AFx_LVDOUT();

//將PA00設(shè)置為LVD的輸入口

PA00_ANALOG_ENABLE();

}

int main(void)

{

//LED初始化

LED_Init();

//配置測試IO口

LVD_PortInit();

CW_LVD->CR0_f.SOURCE=1; //選擇待監(jiān)測的電壓來源為PA00

CW_LVD->CR0_f.VTH=0; //選擇閾值電壓為2.02V

CW_LVD->CR1_f.FLTTIME=7; //選擇 LVD 濾波寬度為4095個時鐘周期信號

CW_LVD->CR1_f.FLTCLK=0; //選擇濾波時鐘為150KHz的RC振蕩時鐘

CW_LVD->CR1_f.FLTEN=1; //使能 LVD 濾波

CW_LVD->CR1_f.RISE=1; //下降沿觸發(fā)

CW_LVD->CR1_f.FALL=1; //上升沿觸發(fā)

CW_LVD->CR0_f.ACTION=0; //選擇LVD觸發(fā)為中斷

CW_LVD->CR0_f.IE=1; //使能LVD中斷

NVIC_ClearPendingIRQ(LVD_IRQn); //使能NVIC中斷向量表中的LVD中斷

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中斷標(biāo)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};

//打開GPIOC時鐘

__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中斷服務(wù)函數(shù)

void LVD_IRQHandler(void)

{

LVD_ClearIrq(); //清除中斷標(biāo)志

gFlagIrq = TRUE; //將gFlagIrq賦值為TURE，使main函數(shù)中的if判斷語句生效

}

上述例程功能為在PA00的輸入電壓值低于2.02v或高于2.02v的時刻，LVD會產(chǎn)生中斷，PC03的輸出電平會產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，可利用CW32L083的開發(fā)板和數(shù)字電源進(jìn)行測試，將PA00和數(shù)字電源連接，調(diào)節(jié)數(shù)字電源輸出電壓，在升高至門限電壓以上或者下降至門限電壓以下，LED1的狀態(tài)會發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

LVD的相關(guān)函數(shù)及功能，可參考下述介紹。

1.void LVD_EnableNvic(uint8_t intPriority);

//使能NVIC中LVD中斷

2.void LVD_DisableNvic(void);

//禁止NVIC中LVD中斷

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

//配置LVD中斷/系統(tǒng)復(fù)位觸發(fā)方式

4.void LVD_EnableIrq(uint8_t intPriority);

//使能LVD中斷

5.void LVD_DisableIrq(void);

//禁止LVD中斷

6.void LVD_ClearIrq(void);

//清除LVD中斷標(biāo)志

7.boolean_t LVD_GetIrqStatus(void);

//獲取LVD中斷標(biāo)志

8.FlagStatus LVD_GetFlagStatus(uint16_t LVD_FLAG);

//獲取LVD指定的狀態(tài)位

9.boolean_t LVD_GetFilterResult(void);

//獲取Filter結(jié)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的使用介紹到此結(jié)束。