十四、STM32-----低功耗

一、电源框图


VDDA 供电区域,主要是 ADC 电源以及参考电压,STM32 的 ADC 模块配备独立的供电方
式,使用了 VDDA 引脚作为输入,使用 VSSA 引脚作为独立地连接,VREF 引脚为提供给 ADC 的
参考电压。
电压调节器是 STM32 的电源系统中最核心部分,连接 VDD 供电区域和 1.8 供电区域。
VDD供电来自于 VSS 和 VDD,给 I/O 电路以及待机电路供电,电压调节器主要为备份域以及待机电路以外的所有数字电路供电,其中包括内核、数字外设以及RAM,调节器的输出电压约为1.8V,因此由调压器供电的区域称为 1.8V 供电区域。电压调节器根据应用方式不同有三种不同的工作模式。在运行模式下,调节器以正常工作模式为内核、内存和外设提供 1.8V;在停止模式下,调节器以低功耗模式提供 1.8V 电源,以保存寄存器和 SRAM 的内容。在待机模式下,调节器停止供电,除了备用电路和备份域外,寄存器和 SRAM 的内容全部丢失。
电池备份区域也就是后备供电区域,使用电池或者其他电源连接到 VBAT 脚上,当 VDD断电
时,可以保存备份寄存器的内容和维持 RTC 的功能。同时 VBAT 引脚也为 RTC 和 LSE 振荡器
供电,这保证了当主要电源被切断时,RTC 能够继续工作。切换到 VBAT 供电由复位模块中的掉
电复位功能控制。

二、电源管理

电源管理的部分我们要关注低功耗模式,在 STM32 的正常工作中,具有四种工作模式,运
行、睡眠、停止以及待机。当单片机上电运行后,不需要内核继续运行,就可以选择睡眠、停止以及待机三种低功耗模式。

睡眠模式(Cortex™-M3内核停止,所有外设包括Cortex-M3核心的外设,如NVIC、系统时
钟(SysTick)等仍在运行)。
停止模式(所有的时钟都已停止)。
待机模式(1.8V电源关闭)。
2.1、睡眠模式:

|-----------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 立即睡眠 | 在执行 WFI 或 WFE 指令时立即进入睡眠模式。 |
| 退出时睡眠 | 在退出优先级最低的中断服务程序后才进入睡眠模式。 |
| 进入方式 | 内核寄存器的SLEEPDEEP = 0 ,然后调用WFI或WFE指令即可进入睡眠模式; 另外若内核寄存器的SLEEPONEXIT=0时,进入"立即睡眠"模式,SLEEPONEXIT=1时,进入"退出时睡眠"模式。 |
| 唤醒方式 | 如果是使用WFI指令睡眠的,则可使用任意中断唤醒; 如果是使用WFE指令睡眠的,则由事件唤醒。 |
| 睡眠时 | 关闭内核时钟,内核停止,而外设正常运行,在软件上表现为不再执行新的代码。这个状态会保留睡眠前的内核寄存器、内存的数据。 |
| 唤醒延迟 | 无延迟。 |
| 唤醒后 | 若由中断唤醒,先进入中断,退出中断服务程序后,接着执行WFI指令后的程序;若由事件唤醒,直接接着执行WFE后的程序。 |

复制代码
 只需要调用这个函数,选择一下进入模式,中断进入/时间进入。
 PWR_SLEEPENTRY_WFI: enter SLEEP mode with WFI instruction
 PWR_SLEEPENTRY_WFE: enter SLEEP mode with WFE instruction


HAL_PWR_EnterSLEEPMode(uint32_t Regulator, uint8_t SLEEPEntry)

2.2、停止模式

|--------------------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 调压器低功耗模式 | 在停止模式下调压器可工作在正常模式或低功耗模式,可进一步降低功耗 |
| FLASH 掉电模式 | 在停止模式下FLASH可工作在正常模式或掉电模式,可进一步降低功耗 |
| 进入方式 | 内核寄存器的SLEEPDEEP =1,PWR_CR寄存器中的PDDS=0,然后调用WFI或WFE指令即可进入停止模式; PWR_CR 寄存器的LPDS=0时,调压器工作在正常模式,LPDS=1时工作在低功耗模式; |
| 唤醒方式 | 如果是使用WFI指令睡眠的,可使用任意EXTI线的中断唤醒; 如果是使用WFE指令睡眠的,可使用任意配置为事件模式的EXTI线事件唤醒。 |
| 停止时 | 内核停止,片上外设也停止。这个状态会保留停止前的内核寄存器、内存的数据。 |
| 唤醒延迟 | 基础延迟为HSI振荡器的启动时间,若调压器工作在低功耗模式,还需要加上调压器从低功耗切换至正常模式下的时间,若FLASH工作在掉电模式,还需要加上FLASH从掉电模式唤醒的时间。 |

复制代码
用KEY0来进入停止模式,然后使用任意外部中断唤醒。

uint8_t KEY0_Scan(void) {
        static uint8_t key_pressed = 0;         
        if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET) {
            HAL_Delay(20);                        
            if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET && key_pressed == 0) {
                key_pressed = 1;               
                while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET);
                printf("按键0触发了,进入停止模式\n");  
								I2C_Write(0,I2C_Wbuf,  strlen((char*)I2C_Wbuf) + 1);
								HAL_PWR_EnterSTOPMode(1, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
                return 1;  
            }
        } else {
           
            key_pressed = 0;
        }
        
        return 0;
    }


退出停止模式
因为停止模式,会关闭HSE和PLL,所以在退出时,必须重新开启HSE和PLL。

void CLK_Resume()
{
	//使能HSE
	__HAL_RCC_HSE_CONFIG(RCC_HSE_ON);
	while(__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET)
	{
	
	}
	
	//使能PLL
	__HAL_RCC_PLL_ENABLE();
	while(__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET)
	{
	
	}	

	//选择PLL作为系统时钟
	__HAL_RCC_SYSCLK_CONFIG(RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK);
	
	while(__HAL_RCC_GET_SYSCLK_SOURCE() != 0x08 )
	{
		
	}
}




void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
		
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_2) 
    {
				CLK_Resume();
        printf("退出停止模式\n");
        key_pressed_flag = 1;        
        key_debounce_start = HAL_GetTick(); 
        __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_PIN_2); 
    }
}

现象:



2.3、待机模式

|----------|------------------------------------------------------------------------------------|
| 进入方式 | 内核寄存器的SLEEPDEEP =1,PWR_CR寄存器中的PDDS=1,PWR_CR寄存器中 的唤醒状态位WUF=0,然后调用WFI或WFE指令即可进入待机模式; |
| 唤醒方式 | 通过WKUP引脚的上升沿,RTC闹钟、唤醒、入侵、时间戳事件或NRST引脚外部复位 及IWDG复位唤醒。 |
| 待机时 | 内核停止,片上外设也停止;内核寄存器、内存的数据会丢失;除复位引脚、 RTC_AF1引脚及WKUP引脚,其它I/O口均工作在高阻态。 |
| 唤醒延迟 | 芯片复位的时间 |
| 唤醒后 | 相当于芯片复位,在程序表现为从头开始执行代码。 |

代码:
GPIO.C

复制代码
//下述代码实现了,按键1进入待机模式,并且用中断0进行唤醒,唤醒后相当于重新上电。
uint8_t  key_pressed_flag = 0;   
uint32_t key_debounce_start = 0; 

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)  //将PA0配置为中断模式
{

	if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0)
	{
			HAL_ResumeTick();   //恢复systick中断,否则不能使用HAL_Delay
			  printf("退出待机模式\n");
				
        key_pressed_flag = 1;        
        key_debounce_start = HAL_GetTick(); 
        __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_PIN_0); 
	}
}

void KEYUP_Scan(void) 
{
if (key_pressed_flag == 1) 
        {
            if (HAL_GetTick() - key_debounce_start > 20) 
            {
                if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET) 
                {
                    while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET) 
                    {
                        if (HAL_GetTick() - key_debounce_start > 1000) 
                        {
                            break; 
                        }
                    }										
										printf("按键2触发!LED状态已翻转\n");										                   
                }
                key_pressed_flag = 0; 
            }						
}
}
uint8_t KEY1_Scan(void) {
        static uint8_t key_pressed = 0;         
        if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET) {
            HAL_Delay(20);                        
            if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET && key_pressed == 0) {
                key_pressed = 1;               
                while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET);
								printf("按键1触发了,进入待机模式\n");  
								HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);  //使能唤醒引脚
								__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
								HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();      //进入到待机模式
												
                																								
                return 1;  
            }
        } else {          
            key_pressed = 0;
        }
        return 0;
}

void Key_Process(void)
{


KEY1_Scan();

KEYUP_Scan();
}

现象:
按完按键1之后,相当于复位,程序从头执行代码。

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