GD32F130之LVD低压检测

简介

LVD的功能是检测单片机VDD / VDDA 引脚上的供电电压是否低于低电压检测阈值，该阈值由电源控制寄存器(PMU_CTL)中的LVDT[2:0]位进行配置。有以下几种阈值可选：

低压检测阈值选择LVDT[2:0]

000：2.2V
001：2.3V
010：2.4V
011：2.5V
100：2.6V
101：2.7V
110：2.8V
111：2.9V

LVD的检测结果就是以标志位LVDF的形式体现的，当芯片的VDD 和VDDA引脚输入的电压低于PMU_CTL寄存器中的LVDT[2:0]位进行配置的阈值电压时，LVDF标志硬件置1，否则LVDF硬件清0。可见LVDF标志只读，完全由硬件改写。

以下是简化后的LVD阈值波形图。手册上的图强调了LVD有100mV的迟滞电压，也就是说在掉电阶段，实际触发低压检测事件的阈值是比设置的阈值低100mV左右的。为了方便理解，这里忽略这个因素。

从下图可以发现，在上电阶段，电源引脚电压上升，LVDF会从1变为0，但是我们一般不检测这个阶段，所以可以忽略。在断电阶段，电源引脚电压下降，LVDF会从0变为1，触发低压事件。

PMU的配置

LVD低压检测属于电源管理单元（PMU）中的一部分，所以要使用LVD，需要打开PMU的外设时钟。

rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);        //使能电源管理单元时钟

LVD的配置

LVD的寄存器很简单。RCU模块中，与LVD相关的只有3处寄存器位段：PMU_CTL.LVDT[2:0] 、 PMU_CTL.LVDEN 以及 PMU_CS.LVDF。

PMU_CTL.LVDT[2:0]：配置低压检测阈值
PMU_CTL.LVDEN：用于使能或者关闭LVD功能
PMU_CS.LVDF：低压事件标志位，由硬件设置，软件只读

标准库中提供了一个函数用于配置LVD，如下：

//文件：gd32f1x0_pmu.c
//功能：设置低压检测阈值，并使能LVD功能
void pmu_lvd_select(uint32_t lvdt_n)
{PMU_CTL &= ~PMU_CTL_LVDEN;  /* disable LVD */PMU_CTL &= ~PMU_CTL_LVDT;  /* clear LVDT bits */PMU_CTL |= lvdt_n;          //设置LVD检测阈值PMU_CTL |= PMU_CTL_LVDEN;   //使能低压检测机制
}

通过EXTI来使用LVD中断

LVD事件连接至EXTI的第16线，用户可以通过配置EXTI的第16线产生相应的中断，即通过低压标志位LVDF的高和低的变化来触发EXTI Line16的中断。所以LVD中断必须借助EXTI去完成。EXTI Line16只用于服务LVD，没有其他的触发源可选。

由于我们通常只关注掉电阶段的低压检测事件，因此应该配置EXTI的检测沿为上升沿触发。

注意，虽然LVD中断是通过EXTI 来实现的，但是其中断在名义上却是LVD中断：要开启LVD中断使能，并编写LVD中断服务函数。

nvic_irq_enable(LVD_IRQn,2,0);          //使能LVD检测中断//LVD中断函数
void LVD_IRQHandler(void)
{//LVD紧急操作，例如写入重要数据到Flash做掉电存储}

使用LVD中断来实现掉电数据保护

在许多应用场景中，都有在单片机断电前及时将关键数据写入到非易失存储器中保存，以便下次开机再次恢复关键数据的需求。这种需求可以使用LVD中断来实现。当单片机电源断开时，必定导致其VDD/VDDA引脚上的电压缓慢下降，最终为0。尤其是当单片机电源加了大电容时，掉电过程会更加缓慢。那么单片机在触发LVD中断后，就会有更充足的时间去执行数据紧急存储操作。

使用LVD来做掉电存储的优点是无需外加复杂的断电检测电路，同时也避免反复写Flash或者EEPROM存储器，降低存储器寿命，因为只需要在掉电的时候写存储器就行了。

下面是一个例子，使用flag变量来决定LED闪烁的快慢，flag在每次掉电时，取反后存储到片上Flash。每次上电时从Flash读取到变量中。其结果是每断电上电一次，LED的闪烁频率就会改变一次。

#include "gd32f1x0.h"
#include <stdio.h>void delay_ms(uint32_t n)
{uint32_t j;while(n--){j=18888;while(j--);}
}#define LED13_ON    gpio_bit_set(GPIOC,GPIO_PIN_13)
#define LED13_OFF   gpio_bit_reset(GPIOC,GPIO_PIN_13)
#define LED13_TOG   \
do{                 \
if(gpio_output_bit_get(GPIOC,GPIO_PIN_13)) \gpio_bit_reset(GPIOC,GPIO_PIN_13);     \
else                                       \gpio_bit_set(GPIOC,GPIO_PIN_13);       \
}while(0)void RCU_config(void)
{rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);  //打开GPIOC外设时钟rcu_periph_clock_enable(RCU_PMU);    //使能电源管理单元时钟}void NVIC_config(void)
{nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0);   nvic_irq_enable(LVD_IRQn,2,0);     //使能LVD检测中断
}void LVD_config(void)
{while(RESET != pmu_flag_get(PMU_FLAG_LVD)) ;  //越过上电阶段pmu_lvd_select(PMU_LVDT_7); //配置检测阈值，使能LVD功能
}void EXTI_config(void)
{//EXTI Line 16 for LVDexti_flag_clear(EXTI_16);exti_init(EXTI_16,EXTI_INTERRUPT,EXTI_TRIG_RISING);  //检测上升沿
}void GPIO_config(void)
{//配置PC13推挽输出gpio_mode_set(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_13); gpio_output_options_set(GPIOC, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_10MHZ, GPIO_PIN_13); }//掉电存储数据的起始Flash Page
#define USER_FLASH_S_ADDR  (0x08000000 + 32*1024)volatile uint32_t flag;int main(void)
{RCU_config();  //外设时钟初始化NVIC_config(); //NVIC初始化LVD_config();  //LVD初始化EXTI_config(); //EXTI 初始化GPIO_config(); //GPIO初始化flag = REG32(USER_FLASH_S_ADDR);  //从Flash加载数据到内存变量flag//擦除flag所在的page，为掉电存储做准备fmc_unlock();fmc_flag_clear(FMC_FLAG_END | FMC_FLAG_WPERR | FMC_FLAG_PGERR);fmc_page_erase(USER_FLASH_S_ADDR);fmc_lock();while(1){LED13_TOG;if(flag==0){delay_ms(100);}else{delay_ms(500);}}
}//LVD中断函数
void LVD_IRQHandler(void)
{__disable_irq();//将flag取反然后写入到Flash掉电存储fmc_unlock();fmc_flag_clear(FMC_FLAG_END | FMC_FLAG_WPERR | FMC_FLAG_PGERR);fmc_word_program(USER_FLASH_S_ADDR,!flag);   fmc_lock();__enable_irq();exti_interrupt_flag_clear(EXTI_16);   //清除EXTI Line中断标志
}