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STM32心得:低功耗待机唤醒实验

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STMCU小助手 发布时间:2022-11-20 15:53
主要内容:
; k) s* X2 V9 P1 b3 |8 [& j( n1) STM32低功耗模式讲解;
6 {9 ?. J" ?7 l. P0 i2) 寄存器和库函数配置;
% n9 ?+ n6 G4 U3) 实验代码解读。0 B* ]2 S, ?( N2 h4 Y+ }1 E) a( M
实验功能:针对GPIOA,引脚0,启动后系统进入待机模式,长按3秒待机唤醒,LED0和LED1闪烁,长按3秒进入待机模式,LED0和LED1灭。
- Z+ S) T7 f! U: n  O  a
2 U8 ?: y6 H! Y6 z* u2 ]2 W# ]9 s1. 待机唤醒
' o1 s1 K% j' {* n( d1 m很多单片机有低功耗模式,STM32也不例外。在系统或者电源复位后,微控制器处于运行状态之下,HCLK为CPU提供时钟,内核执行代码。当CPU不需要继续运行时,可以利用多种低功耗模式来节省功耗,例如等待某个事件触发。
2 _: e% C% Y3 _: r+ a% q  M0 |4 y; j" v. T! t! a" a( N
2. 低功耗模式:" C# J3 n1 Y7 i2 d
2.1 睡眠模式:内核停止,外设如NVIC,系统时钟Systick仍运行;& \+ t$ L5 @; x4 \
2.2 停止模式:所有时钟都已停止。1.8V内核电源工作。PLL,HIS和HSE RC振荡器功能禁止。寄存器和SRAM内容保留;
& W7 u  M3 x6 V0 j7 m2.3 待机模式:1.8V内核电源关闭。只有备份寄存器和待机电路维持供电。寄存器和SRAM内容全部丢失。实现最低功耗。+ L& q& r# u3 I
功耗消耗排序:睡眠模式>停止模式>待机模式(功耗消耗最低)
" \& i3 g& j6 _$ c* d' y- a# f2.4 运行模式下降低功耗的办法:
' D. R2 h  M& {9 q2.4.1 降低系统时钟;
( W1 C. E2 n1 d6 n7 ?" [4 V& c0 B2.4.2 关闭APB和AHB总线上未被使用的外设时钟。
) [2 f% G# \' }, ^/ H* ^
8 @; U8 `/ ~4 Z+ G# c+ Y 20200518100102494.png
: ^' y0 G( T) d- c
7 I0 H9 f) J, B' `& B# n用户可根据电源消耗,最快启动时间和可用的唤醒源等条件,选择一种最佳的低功耗模式。
3 d/ w8 Y7 l) W  U) C" z% S
& Q9 M* R* S9 x0 w8 e3. STM32的待机模式
, N' p5 `8 M% _! I* M6 A3 l& A

2 l, B3 @% s/ v3 m! j/ G3 E 20200518100213879.png
! N) G* s6 H  h0 @5 Y* N待机模式理想状态下,只需要2uA电流。停机模式下典型电流为20uA。
) N3 T7 V/ K3 K& x! K% `" d
. @) x% k6 D8 t; b/ A4. 相关寄存器7 h) b2 a. U* C2 i% `1 h8 `' k
4.1 PWR_CR电源控制寄存器:
7 f. U( l; }! r8 _$ n; {' \1 x9 h. h4 n" w% h
20200518100340920.png 1 }; j1 ]/ P# H/ u

! s6 k, u3 }9 t" C4.1.1 设置PDDS位进入深度睡眠时进入待机模式;+ }$ _, o. W4 ?& d/ U8 Q+ w
4.1.2 设置CWUF位,清除之前的WUF唤醒位。
2 |& Y( w9 f% o$ F4.2 PWR_CSR电源控制/状态寄存器:
) T) t+ f3 D% F! v6 j; o# [' ~3 n8 ]+ f$ s" a
20200518100440476.png
6 ]8 {$ E/ I6 L8 J# I) T
# N" J1 K6 `" h. p4.1.1 设置EWUP,使能WKUP引脚用于待机模式唤醒;) ^% U# \; O! z8 x5 D; L2 Y
4.1.2 WUF唤醒标志,用来判断是否发生唤醒事件。0 {- T0 v; `7 V8 s% x

& q/ c8 K% Q  [# G5. 相关库函数
! W, i4 T: T$ g' t+ i9 o9 m5.1 官方文件为stm32f10x_pwr.c / stm32f10x_pwr.h;/ W9 u9 F; ?9 j1 D1 _, E
5.2 主要库函数:
/ b0 b; g' d5 X3 o  t
# E0 p- G* N- F4 H8 r; F& E
  1. voidPWR_EnterSTOPMode();                           //进入停机模式
    3 n2 P# M6 y7 q. K
  2. voidPWR_EnterSTANDBYMode(void);                    //进入待机模式; X5 Y% z  G2 r+ p8 c
  3. void PWR_WakeUpPinCmd(FunctionalState NewState);   //使能Wakeup引脚唤醒7 X7 e! z3 @' x$ x$ ]0 ]0 b! @
  4. FlagStatus PWR_GetFlagStatus(uint32_t PWR_FLAG);
    2 N# Q/ V8 x& j' w/ R. u9 D
  5. void PWR_ClearFlag(uint32_t PWR_FLAG);
复制代码

- w; W) k& \+ N! S; W6. 待机唤醒配置步骤:; Z; N- W, s) R% H
6.1 使能电源时钟。因为要配置电源控制寄存器,所以必须先使能电源时钟:
; K- i% x# s: b7 h$ J* A/ L& c. t- r- a( J
  1. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
复制代码
0 ~* {6 N6 F. J0 t4 J2 a
6.2 设置WK_UP引脚作为唤醒源。设置PWR_CSR的EWUP位,使能WK_UP用于将CPU从待机模式唤醒:( L. W. H( J/ i4 B/ X3 s
5 L. a7 G/ C1 J2 s  r) a
  1. PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);  //使能唤醒管脚功能
复制代码
6 L, a, M* Q4 H9 ]
6.3 设置SLEEPDEEP位,设置PDDS位,执行WFI指令,进入待机模式:
; l2 w" ~( T4 I: ]  p5 G
- z; H( A+ n* w/ [6 F0 C
  1. void PWR_EnterSTANDBYMode(void);
复制代码
! U) j$ L% l. l. v, s: N7 [
7. 程序思路
- b" ~" L- v8 f* e7.1 在待机模式下,WKUP用来唤醒。按下WKUP,就会从待机模式唤醒;
; u3 j$ \1 j4 X% L- G  f; _! O! t7.2 正常情况下(没有进入低功耗模式),WKUP是可以作为正常的输入口,或者中断触发引脚来使用。/ N8 o/ l3 n; g; k
9 B4 L2 Q" A( O9 ?
8. 相关实验代码解读
  _6 J% c$ s! n- {8 h' v" k8.1 wkup.h头文件代码2 Q7 h" V& U3 T, o
, s3 w. y) J9 h. `' t( E( p
  1. #ifndef __WKUP_H1 d; {! i% j+ z1 K6 n! @- r6 O4 X
  2. #define __WKUP_H  ( U3 [% d! A- L2 M+ {  C
  3. #include "sys.h"         " Z7 K: ^' p% G8 u; |
  4. #define WKUP_KD PAin(0)        //位带操作,WKUP_KD对应GPIOA_IDR的0位//: H$ Z# @& _5 Y+ k9 l% `' x: F
  5. //三个函数//
    3 }  A+ p. |# G8 r; |. Q5 {, E) x$ Z
  6. u8 Check_WKUP(void);           //检测WKUP脚的信号,返回u8格式数据//+ V: j9 x( d; {) D4 J* n4 N
  7. void WKUP_Init(void);          //PA0 WKUP唤醒初始化//4 V& E0 k# A: o. `
  8. void Sys_Enter_Standby(void);  //系统进入待机模式//( v/ X5 N! F0 B5 V0 O0 w9 W: }
  9. #endif
复制代码

* t3 o' c4 ~3 f# ?8.2 wkup.c文件代码解读
7 z  [6 N8 ~6 K1 h1 q; R  g3 i
  m& N8 G4 f- N) G6 h# f& _/ \
  1. #include "wkup.h"3 G7 N# ~. p8 ?8 ?
  2. #include "led.h"- N+ o4 m/ t. [, K1 m8 Z! U0 S
  3. #include "delay.h"' [5 ?: ?4 ^2 i, e! i
  4. //待机唤醒配置函数//  : {2 K; _; A* c! ^8 s0 w
  5. void Sys_Standby(void)' U( C+ G0 t  [/ B5 f+ B" d
  6. {  
    7 h0 m& i' ^% M( d% G
  7. //第一步,使能PWR外设时钟//9 V( p( i1 c+ t
  8. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); 4 W1 F& j- `" o" d; a4 J
  9. //第二步,设置PWR_CSR的EWUP位,使能WK_UP用于将CPU从待机模式唤醒//
    1 @) V, |0 t) h; d: W1 N4 ~" s
  10. PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);  & v3 D) m( {& j& M5 w5 t$ c, B, s
  11. //第三步,进入待机模式//
    0 j3 u9 R+ ?3 Y; z' h7 V: U
  12. PWR_EnterSTANDBYMode();      ) P' p  h: B0 s% G2 @
  13. }9 B1 _9 Z  b8 J! _7 y; c* @! w
  14. //系统进入待机模式//
    # B  f0 ]& @) ]  u% l6 ^" \
  15. void Sys_Enter_Standby(void)% r& K6 V! T! i$ Q! u' N
  16. {   
    ( h& a0 Z# u' J5 ^8 U' a
  17. RCC_APB2PeriphResetCmd(0X01FC,DISABLE);    //复位所有IO口! {  y4 D+ S' E& g
  18. Sys_Standby();
    3 Q9 L' u8 t1 i  K, w5 a' H
  19. }/ D. H% _% L# b! i* Y# x) `$ A
  20. //检测WKUP脚的信号,纯C语言//! }! |+ s# L) L0 x' }9 P
  21. //返回值1:连续按下3s以上;0:错误的触发//
    4 V) {+ u+ q0 B
  22. u8 Check_WKUP(void) 7 A% \  U+ j) c- f
  23. {
    5 x. B- \4 V( g* P0 B
  24. u8 t=0;                                    //记录按下的时间//
    . Y, I2 N5 Y( a7 q. S% l3 W
  25. LED0=1;                                    //LED0灭//
    3 b- e9 V) V" X
  26. LED1=1;                                    //LED1灭//" d6 ~9 B( b0 }7 n6 M6 U
  27. while(1)+ O! F: ~4 k% A9 l2 |9 i# K: `
  28. {7 t9 R* K! H; \  K: S; b" @
  29.   if(WKUP_KD)                               //WK_UP按键对应PA0,即按下时为高电平//
    , I' L4 L2 T8 [) c) @
  30.   {! M( p. ]- a3 M, b  K4 U; k
  31.    t++;                                     //已经按下了//
    6 T5 |, B; c7 @- ?0 [' b7 _
  32.    LED0=!LED0;
    6 A2 }1 h9 [9 A$ J% R1 r7 C
  33.    LED1=!LED1;+ K7 @" z: }2 u5 v/ c
  34.    delay_ms(30);     D+ P+ T: H& m
  35.    if(t>=100)                               //按下超过3秒钟//8 U7 P( Y* }& V3 F+ v) q
  36.    {/ J: l( F2 h0 r' B! L2 v5 s
  37.     LED0=0;                                 //LED0亮//
    / R# H  ]) ^1 X1 _" `# D9 N
  38.     LED1=0;                      " A- H. d: W# b$ }
  39.     return 1;                               //按下3s以上了//6 m0 ?8 h4 ]. s
  40.    }8 U  K8 H, |+ y& x5 Y
  41.   }else . X4 w) {, s5 m$ c9 ?+ _7 E( I
  42.   { ) V, Z7 x$ m- `
  43.    LED0=1;                                  //LED0灭//1 j- e) t/ p2 i, P! z
  44.    LED1=1;                                  //LED0灭//; h. P. u) a) `5 T, H8 y
  45.    return 0;                                //按下不足3秒//
    - B& q" y7 l6 q% }+ L
  46.   }' m6 o& _, ?' j7 u1 `1 [
  47. }9 m; t) `  |% k, B
  48. } . a" s- s. ?7 b( T
  49. //编写外部中断服务函数//2 {" {: x, ?- v# v1 t/ i- @5 Q
  50. void EXTI0_IRQHandler(void)                 //因为检测PA0,所以用EXTI0//: o# I7 _- ]! m2 I
  51. {                            4 b2 u+ H: k" y  u0 P' e
  52. EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);        //清除LINE0上的中断标志位//   
    6 H- y4 \3 W9 r7 g# U1 J
  53. if(Check_WKUP())                           //检查WK_UP是否按下3s以上//
    5 }; U4 ?0 v9 J- `1 J3 a7 p' ?: \
  54. {    $ E! X6 f& N! L8 s  h% k
  55.   Sys_Enter_Standby();                      //按下3s以上,系统进入待机模式//
    9 n! [9 @! I8 g8 u/ i0 A: V3 |1 i4 O, f
  56. }! O9 n3 U1 Y- k. N2 E. |5 a" N1 {
  57. } 4 V* G3 X5 V2 {  J- W. O- K3 j
  58. //编写WK_UP初始化函数//
    , n* S( p1 a3 q* p# i8 u9 f" c
  59. void WKUP_Init(void)( Z1 n+ ^0 r2 T% J! v2 s
  60. { / M; q4 l8 k; o
  61. GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;      
    & t9 T6 d% k, w$ }- q
  62. NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;5 @+ p6 I, ^  M8 K+ W- G% K
  63. EXTI_InitTypeDef  EXTI_InitStructure;; x- f! m- c# M+ R" u& q0 z: A
  64. //使能GPIOA和复用功能时钟//
    & w$ h7 \: m- f- ]
  65. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
      c3 I0 O' h! s# |# P
  66. //GPIOA,引脚0配置//8 g6 t6 u" a' J5 x9 G. s
  67. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0;                     //GPIOA,引脚0//- }" G" Q5 l# {8 b
  68. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IPD;                 //上拉输入//
    : w% ^- E6 |' D' f8 q; F
  69. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);        n; o, d' Z. ]2 j, @- \
  70. //使用外部中断方式//9 a( v2 K0 n& Z* }
  71. GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0);  //中断线0连接GPIOA.0//
    7 S+ @, J& v6 w2 G
  72. EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;                   //设置按键所有的外部线路//3 g- m% P5 G+ }# a
  73. EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;          //中断模式//
    & p9 i; k3 [* Z; c
  74. EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;       //上升沿触发//
    ' m9 y+ G) u- u7 f8 _, {
  75. EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;                    //使能//0 E( h+ v" F- V" a& x, b
  76. EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); 5 y, F5 A3 J' R' e! P( O/ D+ K; U
  77. //中断优先级初始化//
    ' g6 H4 l9 k3 i) n) p
  78. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;             //使能按键所在的外部中断通道//
    , h3 F: D$ G6 p% E; Z: {/ v
  79. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;    //先占优先级2级//$ H3 F& V$ b9 Y" f6 P7 g* a4 s
  80. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;           //从优先级2级//
    7 t% ?7 X" V- S
  81. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;              //使能外部中断通道//
    # m2 _$ F9 ?: b1 }& F) m& ?5 ~
  82. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); - O( h9 |- S; B7 g& h' H
  83. if(Check_WKUP()==0) Sys_Standby();                         //不是开机,进入待机模式// 9 i- p3 s' }8 l; J- i- H
  84. }
复制代码

7 M. Q2 K" y0 m/ A+ M( H. h/ M8.3 main.c文件代码9 K) h. R8 X; [; y* l. ]- }
: q) _7 d0 r+ x+ c! [5 K' R
  1. #include "led.h". v( b6 I2 w% ]3 w
  2. #include "delay.h"  L( T+ M8 `. L
  3. #include "sys.h"
    4 W- y' U+ w  {7 f$ A! E
  4. #include "usart.h"  
    5 Y6 p1 |! ?* G' Q$ I
  5. #include "wkup.h"* H- w: x2 _' `8 m# k9 V; e
  6. int main(void), B3 u0 N; z: w, Y$ C
  7. {  , |' K. \( M- i0 _+ A. V' a
  8. delay_init();                                   //延时函数初始化   ( K0 }' w5 G/ z8 s
  9. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置中断优先级分组为组2//
    ; f  X6 C  L; Q  z, I+ }
  10. uart_init(115200);                              //串口初始化为115200
    ' B! e0 f3 B8 E, |# Y- m. k
  11. LED_Init();                                     //LED端口初始化
    ( h, t4 b5 F% }* h5 s* {9 V
  12. LED0=0;8 u8 {' X" b  u7 {/ L
  13. LED1=0; ! z& \+ Z! F; Q7 l& ]# ~: U6 l: |
  14. delay_ms(500);  
    ( [+ |# U9 ~3 q6 S
  15. WKUP_Init();                                    //待机唤醒初始化  
      f! Q: M* p# z/ ?
  16. while(1)
    7 o/ ^6 @* T1 |% @
  17. {
    1 t7 r0 d* u2 ^9 l2 I  S2 H
  18.   LED0=!LED0;! b& X! f* p5 }6 Y  o* K* `, Q
  19.   LED1=!LED1;: T# R9 p2 Z2 G5 ?
  20.   delay_ms(1000);  D' q7 J: ~6 J: K( N
  21. }
    ! C& t" ?5 o, A+ g' w+ Y+ D
  22. }
复制代码

& o6 l9 B5 T: S4 t* [1 }. G————————————————9 o: C3 Y. r7 p, Q, f
版权声明:天亮继续睡& S- L0 Y% g' }8 m8 u; @. F
  [/ N9 G/ D4 v( X9 i
5 a: Y* m) D# E8 _
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