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[嵌入式]待机唤醒实验(上)


前言

本章将向大家介绍 STM32 的待机唤醒功能。在本章中,将使用 WK_UP 按键来实现唤醒和进入待机模式的功能,然后使用 DS0 指示状态。本章分为如下几个部分:

1 STM32 待机模式简介
2 硬件设计
3 软件设计
4 下载验证


一、STM32 待机模式简介

很多单片机都有低功耗模式,STM32 也不例外。在系统或电源复位以后,微控制器处于运行状态。运行状态下的 HCLK 为 CPU 提供时钟,内核执行程序代码。当 CPU 不需继续运行时,可以利用多个低功耗模式来节省功耗,例如等待某个外部事件时。用户需要根据最低电源消耗,最快速启动时间和可用的唤醒源等条件,选定一个最佳的低功耗模式。STM32 的 3 种低功耗模式,之前有过介绍,这里我们再回顾一下。

STM32 的低功耗模式有 3 种:
1)睡眠模式(CM3 内核停止,外设仍然运行)
2)停止模式(所有时钟都停止)
3)待机模式(1.8V 内核电源关闭)
在运行模式下,我们也可以通过降低系统时钟关闭 APB 和 AHB 总线上未被使用的外设的时钟来降低功耗。三种低功耗模式一览表如表所示:

在这里插入图片描述

在这三种低功耗模式中,最低功耗的是待机模式,在此模式下,最低只需要 2uA 左右的电流。停机模式是次低功耗的,其典型的电流消耗在 20uA 左右。最后就是睡眠模式了。用户可以根据自己的需求来决定使用哪种低功耗模式。
本章,我们仅对 STM32 的最低功耗模式-待机模式,来做介绍。待机模式可实现 STM32的最低功耗。该模式是在CM3深睡眠模式时关闭电压调节器。整个1.8V供电区域被断电。PLL、HSI和HSE振荡器也被断电。SRAM和寄存器内容丢失。仅备份的寄存器和待机电路维持供电。
那么我们如何进入待机模式呢?其实很简单,只要按下图所示的步骤执行就可以了:

在这里插入图片描述
图 19.1.1 还列出了退出待机模式的操作,从上图可知,我们有 4 种方式可以退出待机模式,即当一个外部复位(NRST 引脚)、IWDG 复位、WKUP 引脚上的上升沿或 RTC 闹钟事件发生时,微控制器从待机模式退出。从待机唤醒后,除了电源控制/状态寄存器(PWR_CSR),所有寄存器被复位。
从待机模式唤醒后的代码执行等同于复位后的执行(采样启动模式引脚,读取复位向量等)。电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)将会指示内核由待机状态退出。
在进入待机模式后,除了复位引脚以及被设置为防侵入或校准输出时的 TAMPER 引脚和被使能的唤醒引脚(WK_UP 脚),其他的 IO 引脚都将处于高阻态。
上图已经清楚的说明了进入待机模式的通用步骤,其中涉及到 2 个寄存器,即电源控制寄存器(PWR_CR)和电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)。下面我们介绍一下这两个寄存器:
电源控制寄存器(PWR_CR),该寄存器的各位描述如下图所示:

在这里插入图片描述

这里我们通过设置 PWR_CR 的 PDDS 位,使 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式,同时我们通过 CWUF 位,清除之前的唤醒位。电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)的各位描述如下图所示:

在这里插入图片描述

这里,我们通过设置 PWR_CSR 的 EWUP 位,来使能 WKUP 引脚用于待机模式唤醒。我们还可以从 WUF 来检查是否发生了唤醒事件。不过本章我们并没有用到。
通过以上介绍,我们了解了进入待机模式的方法,以及设置 WK_UP 引脚用于把 STM32从待机模式唤醒的方法。接下来我们讲解通过库函数配置的具体步骤:
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。
在库函数中,使能电源时钟的方法是:

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); //使能 PWR 外设时钟

2) 设置 WK_UP 引脚作为唤醒源
使能时钟之后后再设置 PWR_CSR 的 EWUP 位,使能 WK_UP 用于将 CPU 从待机模式唤醒。在库函数中,设置使能 WK_UP 用于唤醒 CPU 待机模式的函数是:

PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE); //使能唤醒管脚功能

3)设置 SLEEPDEEP 位,设置 PDDS 位,执行 WFI 指令,进入待机模式
进入待机模式,首先要设置 SLEEPDEEP 位,接着我们通过 PWR_CR 设置 PDDS 位,使得 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式,最后执行 WFI 指令开始进入待机模式,并等待 WK_UP中断的到来。在库函数中,进行上面三个功能进入待机模式是在函数PWR_EnterSTANDBYMode中实现的:
void PWR_EnterSTANDBYMode(void);

4 )最后编写 WK_UP 中断函数
因为我们通过 WK_UP 中断(PA0 中断)来唤醒 CPU,所以我们有必要设置一下该中断函数,同时我们也通过该函数里面进入待机模式。
通过以上几个步骤的设置,我们就可以使用 STM32 的待机模式了,并且可以通过 WK_UP来唤醒 CPU,我们最终要实现这样一个功能:通过长按(3 秒)WK_UP 按键开机,并让 DS闪烁,同时 TFTLCD 模块显示一些信息,表示程序已经开始运行,再次长按该键,则进入待机模式,DS0 关闭,TFTLCD 模块关闭,程序停止运行。类似于手机的开关机。

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加:2022-05-11 16:35:53  更:2022-05-11 16:37:16 
 
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