使用 CW32 實現(xiàn)電池備份（VBAT）功能

前言

電池備份（VBAT）功能的實現(xiàn)方法，一般是使用 MCU 自帶的 VBAT 引腳，通過在該引腳連接鈕扣電池，當系統(tǒng)電源因故掉電時，保持 MCU 內(nèi)部備份寄存器內(nèi)容和 RTC 時間信息不會丟失。

本文檔介紹了如何基于 CW32 系列 MCU，通過增加簡單的外部電路配合軟件實現(xiàn) VBAT 功能，在系統(tǒng)電源掉 電后仍能保持 RTC 時鐘正常計時，以及如何降低系統(tǒng)功耗，從而延長后備電池的使用壽命。

1 、電路設計

對于自帶 VBAT 引腳的 MCU，MCU 內(nèi)部有對 VBAT 電源和系統(tǒng)電源的管理單元，保證在系統(tǒng)電源掉電后，及 時切換 VBAT 引腳電源給備份域供電，保證 RTC 正常工作。

對于沒有 VBAT引腳的 CW32，要實現(xiàn)類似的功能，可以在外部進行后備帶電池和系統(tǒng)電源的切換，如下圖所示：

后備電池（B1）提供的備用電源 VBAT 和系統(tǒng)電源 VDDIN 通過 2 個肖特基二極管（D1）合路，合路后的 電源 VDD 給 MCU 的數(shù)字域 DVCC 和模擬域 AVCC 進行供電。系統(tǒng)電源 VDDIN 通過 R3、R4 電阻分壓得到 WAKEIO 信號，連接到 MCU 的 IO 引腳。注意遵循如下規(guī)則：

1. Vwakeio 要大于 MCU IO 口的 Vih；

2. VDDIN 必須高于 Vb1 在 0.4V 以上，否則如果 VDDIN 和 Vb1 相等，在系統(tǒng)電源正常時，后備電池也會有一定 的泄放電流，不利于節(jié)省后備電池電量。

2 、程序設計

程序啟動后正常初始化時鐘、IO、RTC 以及 OELD，循環(huán)中檢測系統(tǒng)電源是否存在，如存在則讀取 RTC 時間 并顯示。

當系統(tǒng)電源 VDDIN 因故掉電，則關(guān)閉 OLED 電源，并進入 DeepSleep 低功耗睡眠模式。

當系統(tǒng)電源 VDDIN 恢復供電時，產(chǎn)生高電平中斷，喚醒 MCU，退出 DeepSleep 低功耗睡眠模式。

3 、參考代碼

int32_t main(void) { RCC_Configuration();?????// 時鐘配置 GPIO_Configuration();????//GPIO配置 OLED_Init();?????????//OLED顯示屏初始化配置 dis_err("RTC_TestBoard");?? // 顯示 FirmwareDelay(5000000);??// 增加延時防止過早休眠影響程序燒寫 RTC_init();??????????//RTC時鐘初始化 //DeepSleep 喚醒時，保持原系統(tǒng)時鐘來源 RCC_WAKEUPCLK_Config(RCC_SYSCTRL_WAKEUPCLKDIS); ShowTime();???????// 獲取時間數(shù)據(jù) displaydatetime();????// 顯示當前時間 while(1) { if( 0==PB05_GETVALUE() )? // 循環(huán)檢測是否掉電 { PA05_SETHIGH();???// 關(guān) OLED 電源 SCB->SCR = 0X04;??//DeepSleep __WFI();???????//MCU 進入DeepSleep模式以節(jié)省功耗 OLED_Init();?????// 外部電源接入后喚醒，重新初始化 OLED } else { ShowTime();??????// 獲取時間數(shù)據(jù) displaydatetime();???// 顯示當前時間 } } } void GPIO_Configuration(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct= {0}; __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();???????? // 開 GPIOB 時鐘 GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_RISING;????// 使能上升沿中斷 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;??// 輸入模式 GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_5 ;????//PB05，連接 WAKEIO 網(wǎng)絡 GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStruct);??// 初始化 IO GPIOB_INTFLAG_CLR(bv5);????????// 清除 PB05 中斷標志 NVIC_EnableIRQ(GPIOB_IRQn);??????// 使能 PB05 中斷 }

4 、實際測試

使用 CW32L031C8T6 設計了用于測試后備電池功能的評估板，實物如下圖所示：

使用 3V 的 CR2032 鈕扣電池，實測電池電壓為 3.14V；VDDIN 使用可調(diào)節(jié)數(shù)字電源，設置為 3.54V，保證 VDDIN >= Vb1 + 0.4V；D1 實測合路后的電源電壓為 3.21V。

4.1 測試數(shù)據(jù)

實際測試時，斷開 J4 跳線接入萬用表，設置萬用表為電流測試檔位。

1. 關(guān)閉 VDDIN 電源輸入，MCU 檢測到無外電輸入，關(guān)閉 OLED 顯示，進入 DeepSleep 模式，實測此時 B1 電流為 +0.95μA。

2. 打開 VDDIN電源輸入，MCU被高電平中斷從 DeepSleep狀態(tài)喚醒到正常狀態(tài)，OLED正常顯示當前時間， 實測此時 B1 電流為 -75nA（負電流是因為 D1 處于反向偏置狀態(tài)，有小的反向漏電流）。

測試結(jié)果符合電路設計預期，以 CR2032 電池容量為 200mAH 計算，則電池可用時間為 210526 小時，合計 24 年（不考慮電池和產(chǎn)品壽命），可實現(xiàn)超長待機時間，完全滿足各種低功耗產(chǎn)品對 RTC 后備電池容量需求。

5 、附件

5.1 RTC_TestBoard 單板原理圖