使用 CW32 实现电池备份（VBAT）功能
前言
电池备份（vbat）功能的实现方法，一般是使用 mcu 自带的 vbat 引脚，通过在该引脚连接钮扣电池，当系统电源因故掉电时，保持 mcu 内部备份寄存器内容和 rtc 时间信息不会丢失。
本文档介绍了如何基于 cw32 系列 mcu，通过增加简单的外部电路配合软件实现 vbat 功能，在系统电源掉 电后仍能保持 rtc 时钟正常计时，以及如何降低系统功耗，从而延长后备电池的使用寿命。
1 、电路设计
对于自带 vbat 引脚的 mcu，mcu 内部有对 vbat 电源和系统电源的管理单元，保证在系统电源掉电后，及 时切换 vbat 引脚电源给备份域供电，保证 rtc 正常工作。
对于没有 vbat引脚的 cw32，要实现类似的功能，可以在外部进行后备带电池和系统电源的切换，如下图所示：
后备电池（b1）提供的备用电源 vbat 和系统电源 vddin 通过 2 个肖特基二极管（d1）合路，合路后的 电源 vdd 给 mcu 的数字域 dvcc 和模拟域 avcc 进行供电。系统电源 vddin 通过 r3、r4 电阻分压得到 wakeio 信号，连接到 mcu 的 io 引脚。注意遵循如下规则：
1. vwakeio 要大于 mcu io 口的 vih；
2. vddin 必须高于 vb1 在 0.4v 以上，否则如果 vddin 和 vb1 相等，在系统电源正常时，后备电池也会有一定 的泄放电流，不利于节省后备电池电量。
2 、程序设计
程序启动后正常初始化时钟、io、rtc 以及 oeld，循环中检测系统电源是否存在，如存在则读取 rtc 时间 并显示。
当系统电源 vddin 因故掉电，则关闭 oled 电源，并进入 deepsleep 低功耗睡眠模式。
当系统电源 vddin 恢复供电时，产生高电平中断，唤醒 mcu，退出 deepsleep 低功耗睡眠模式。
3 、参考代码
int32_t main(void) { rcc_configuration(); // 时钟配置 gpio_configuration(); //gpio配置 oled_init(); //oled显示屏初始化配置 dis_err(rtc_testboard); // 显示 firmwaredelay(5000000); // 增加延时防止过早休眠影响程序烧写 rtc_init(); //rtc时钟初始化 //deepsleep 唤醒时，保持原系统时钟来源 rcc_wakeupclk_config(rcc_sysctrl_wakeupclkdis); showtime(); // 获取时间数据 displaydatetime(); // 显示当前时间 while(1) { if( 0==pb05_getvalue() ) // 循环检测是否掉电 { pa05_sethigh(); // 关 oled 电源 scb->scr = 0x04; //deepsleep __wfi(); //mcu 进入deepsleep模式以节省功耗 oled_init(); // 外部电源接入后唤醒，重新初始化 oled } else { showtime(); // 获取时间数据 displaydatetime(); // 显示当前时间 } } } void gpio_configuration(void) { gpio_inittypedef gpio_initstruct= {0}; __rcc_gpiob_clk_enable(); // 开 gpiob 时钟 gpio_initstruct.it = gpio_it_rising; // 使能上升沿中断 gpio_initstruct.mode = gpio_mode_input; // 输入模式 gpio_initstruct.pins = gpio_pin_5 ; //pb05，连接 wakeio 网络 gpio_init(cw_gpiob, &gpio_initstruct); // 初始化 io gpiob_intflag_clr(bv5); // 清除 pb05 中断标志 nvic_enableirq(gpiob_irqn); // 使能 pb05 中断 }
4 、实际测试
使用 cw32l031c8t6 设计了用于测试后备电池功能的评估板，实物如下图所示：
使用 3v 的 cr2032 钮扣电池，实测电池电压为 3.14v；vddin 使用可调节数字电源，设置为 3.54v，保证 vddin >= vb1 + 0.4v；d1 实测合路后的电源电压为 3.21v。
4.1 测试数据
实际测试时，断开 j4 跳线接入万用表，设置万用表为电流测试档位。
1. 关闭 vddin 电源输入，mcu 检测到无外电输入，关闭 oled 显示，进入 deepsleep 模式，实测此时 b1 电流为 +0.95μa。
2. 打开 vddin电源输入，mcu被高电平中断从 deepsleep状态唤醒到正常状态，oled正常显示当前时间， 实测此时 b1 电流为 -75na（负电流是因为 d1 处于反向偏置状态，有小的反向漏电流）。
测试结果符合电路设计预期，以 cr2032 电池容量为 200mah 计算，则电池可用时间为 210526 小时，合计 24 年（不考虑电池和产品寿命），可实现超长待机时间，完全满足各种低功耗产品对 rtc 后备电池容量需求。
5 、附件
5.1 rtc_testboard 单板原理图
信号分列反射的具体表现
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本文档介绍了如何基于 cw32 系列 mcu，通过增加简单的外部电路配合软件实现 vbat 功能，在系统电源掉 电后仍能保持 rtc 时钟正常计时，以及如何降低系统功耗，从而延长后备电池的使用寿命。
1 、电路设计
对于自带 vbat 引脚的 mcu，mcu 内部有对 vbat 电源和系统电源的管理单元，保证在系统电源掉电后，及 时切换 vbat 引脚电源给备份域供电，保证 rtc 正常工作。
对于没有 vbat引脚的 cw32，要实现类似的功能，可以在外部进行后备带电池和系统电源的切换，如下图所示：
后备电池（b1）提供的备用电源 vbat 和系统电源 vddin 通过 2 个肖特基二极管（d1）合路，合路后的 电源 vdd 给 mcu 的数字域 dvcc 和模拟域 avcc 进行供电。系统电源 vddin 通过 r3、r4 电阻分压得到 wakeio 信号，连接到 mcu 的 io 引脚。注意遵循如下规则：
1. vwakeio 要大于 mcu io 口的 vih；
2. vddin 必须高于 vb1 在 0.4v 以上，否则如果 vddin 和 vb1 相等，在系统电源正常时，后备电池也会有一定 的泄放电流，不利于节省后备电池电量。
2 、程序设计
程序启动后正常初始化时钟、io、rtc 以及 oeld，循环中检测系统电源是否存在，如存在则读取 rtc 时间 并显示。
当系统电源 vddin 因故掉电，则关闭 oled 电源，并进入 deepsleep 低功耗睡眠模式。
当系统电源 vddin 恢复供电时，产生高电平中断，唤醒 mcu，退出 deepsleep 低功耗睡眠模式。
3 、参考代码
int32_t main(void) { rcc_configuration(); // 时钟配置 gpio_configuration(); //gpio配置 oled_init(); //oled显示屏初始化配置 dis_err(rtc_testboard); // 显示 firmwaredelay(5000000); // 增加延时防止过早休眠影响程序烧写 rtc_init(); //rtc时钟初始化 //deepsleep 唤醒时，保持原系统时钟来源 rcc_wakeupclk_config(rcc_sysctrl_wakeupclkdis); showtime(); // 获取时间数据 displaydatetime(); // 显示当前时间 while(1) { if( 0==pb05_getvalue() ) // 循环检测是否掉电 { pa05_sethigh(); // 关 oled 电源 scb->scr = 0x04; //deepsleep __wfi(); //mcu 进入deepsleep模式以节省功耗 oled_init(); // 外部电源接入后唤醒，重新初始化 oled } else { showtime(); // 获取时间数据 displaydatetime(); // 显示当前时间 } } } void gpio_configuration(void) { gpio_inittypedef gpio_initstruct= {0}; __rcc_gpiob_clk_enable(); // 开 gpiob 时钟 gpio_initstruct.it = gpio_it_rising; // 使能上升沿中断 gpio_initstruct.mode = gpio_mode_input; // 输入模式 gpio_initstruct.pins = gpio_pin_5 ; //pb05，连接 wakeio 网络 gpio_init(cw_gpiob, &gpio_initstruct); // 初始化 io gpiob_intflag_clr(bv5); // 清除 pb05 中断标志 nvic_enableirq(gpiob_irqn); // 使能 pb05 中断 }
4 、实际测试
使用 cw32l031c8t6 设计了用于测试后备电池功能的评估板，实物如下图所示：
使用 3v 的 cr2032 钮扣电池，实测电池电压为 3.14v；vddin 使用可调节数字电源，设置为 3.54v，保证 vddin >= vb1 + 0.4v；d1 实测合路后的电源电压为 3.21v。
4.1 测试数据
实际测试时，断开 j4 跳线接入万用表，设置万用表为电流测试档位。
1. 关闭 vddin 电源输入，mcu 检测到无外电输入，关闭 oled 显示，进入 deepsleep 模式，实测此时 b1 电流为 +0.95μa。
2. 打开 vddin电源输入，mcu被高电平中断从 deepsleep状态唤醒到正常状态，oled正常显示当前时间， 实测此时 b1 电流为 -75na（负电流是因为 d1 处于反向偏置状态，有小的反向漏电流）。
测试结果符合电路设计预期，以 cr2032 电池容量为 200mah 计算，则电池可用时间为 210526 小时，合计 24 年（不考虑电池和产品寿命），可实现超长待机时间，完全满足各种低功耗产品对 rtc 后备电池容量需求。
5 、附件
5.1 rtc_testboard 单板原理图
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