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【Alientek STM32 实验12】--待机唤醒实验

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dsdfdcdx|  楼主 | 2019-3-25 16:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
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3.12 待机唤醒实验
   
这一节我们将向大家介绍ALIENTEK MiniSTM32开发板的待机唤醒功能。本节将利用WK_UP按键来实现唤醒和进入待机模式功能,然后利用DS0指示状态。本节分为如下几个部分:
3.12.1 STM32待机模式简介
3.12.2 硬件设计
3.12.3 软件设计
3.12.4 下载与测试

3.12.1 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中低功耗模式我们在第二章也粗略介绍了一下,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:

7907bc11b9e62112e6bb10ccc3ead886_30.jpg
                     表3.12.1.1 STM32低功耗一览表
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。
这一节,我们就针对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。只有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,只要按下表的步骤执行就可以了:

26c754c30ba783332546223882930d78_847.jpg
                           3.12.1.1 STM32进入及退出待机模式条件


上表还列出了退出待机模式的操作,从上表可知,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引脚和被是能的唤醒引脚(WK_UP脚),其他的IO引脚都将处于高阻态。
上表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,也就是电源控制寄存器(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:

32073aef627e81c66416eac4c854bee9_60.jpg
                                      3.12.1.2寄存器PWR_CR各位描述


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:

2b987fb9877c7a36fda5e8878db58f23_675.jpg
                                               3.12.1.3寄存器PWR_ CSR各位描述


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。不过这一节我们没有用到。
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。具体步骤如下:
1)设置SLEEPDEEP位。
该位在系统控制寄存器(SCB_SCR)的第二位(详见《CM3权威指南》,第182页表13.1),我们通过设置该位,作为进入待机模式的第一步。
2)使能电源时钟,设置WK_UP引脚作为唤醒源。
因为要配置电源控制寄存器,所以必须先使能电源时钟。然后再设置PWR_CSR的EWUP位,使能WK_UP用于将CPU从待机模式唤醒。
3)设置PDDS位,执行WFI指令,进入待机模式。
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。
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,并且通过DS0的闪烁指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,程序停止运行。类似于手机的开关机。


3.12.2 硬件设计

这一节,我们使用了WK_UP按键用于唤醒和进入待机模式。然后通过DS0来指示程序是否在运行。因为DS0和WK_UP在MiniSTM32开发板上都是直接连在STM32的IO口上的,不需要任何修改,这里我们就不在贴图了。大家可以参考第一章相关内容。

3.12.3 软件设计

找到上一节的工程,首先在HARDWARE文件夹下新建一个WKUP的文件夹。然后打开USER文件夹下的工程,新建一个wkup.c的文件和wkup.h的头文件,保存在WKUP文件夹下,并将WKUP文件夹加入头文件包含路径。
打开wkup.c,输入如下代码:
#include "wkup.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
//Mini STM32开发板
//待机唤醒 驱动代码                                 
//正点原子@ALIENTEK
//2010/6/7
//系统进入待机模式
void Sys_Enter_Standby(void)
{                          
     //关闭所有外设(根据实际情况写)
     RCC->APB2RSTR|=0X01FC;//复位所有IO口
     Sys_Standby();//进入待机模式
}
//检测WKUP脚的信号
//返回值1:连续按下3s以上
//     0:错误的触发
u8 Check_WKUP(void)
{
     u8 t=0;
     u8 tx=0;//记录松开的次数
     LED0=0; //亮灯DS0
     while(1)
     {
                 if(WKUP_KD)//已经按下了
                 {
                             t++;
                             tx=0;
                 }else
                 {
                             tx++; //超过300ms内没有WKUP信号
                             if(tx>3)
                             {
                                         LED0=1;
                                         return 0;//错误的按键,按下次数不够
                             }
                 }
                 delay_ms(30);
                 if(t>=100)//按下超过3秒钟
                 {
                             LED0=0;            //点亮DS0
                             return 1; //按下3s以上了
                 }
     }
}
//中断,检测到PA0脚的一个上升沿.         
//中断线0线上的中断检测
void EXTI0_IRQHandler(void)
{                                                                                                                  
     EXTI->R=1<<0;  //清除LINE10上的中断标志位                       
     if(Check_WKUP())//关机?
     {                       
                 Sys_Enter_Standby();
     }
}
//PA0 WKUP唤醒初始化
void WKUP_Init(void)
{                             
     RCC->APB2ENR|=1<<2;     //先使能外设IO PORTA时钟   
     RCC->APB2ENR|=1<<0;     //开启辅助时钟                    
   
     GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;//PA0设置成输入            
     GPIOA->CRL|=0X00000008;
     Ex_NVIC_Config(GPIO_A,0,RTIR);//PA0上升沿触发              
                                                                                                                                                                    
     //(检查是否是正常开)机                        
   if(Check_WKUP()==0)Sys_Standby();   //不是开机,进入待机模式
     MY_NVIC_Init(2,2,EXTI0_IRQChannel,2);//抢占2,子优先级2,组2
}
这里我们要删除exti.c,因为该函数里面也有void EXTI0_IRQHandler(void)函数,如果不删除,MDK就会报错。该部分代码比较简单,我们在这里说明2点:1,在void Sys_Enter_Standby(void)函数里面,我们要在进入待机模式前把所有开启的外设全部关闭,我们这里仅仅复位了所有的IO口,使得IO口全部为浮空输入。其他外设(比如ADC等),大家根据自己所开启的情况进行一一关闭就可,这样才能达到最低功耗!2,在void WKUP_Init(void)函数里面,我们要先判断WK_UP是否按下了3秒钟,来决定要不要开机,如果没有按下3秒钟,程序直接就进入了待机模式。所以在下载完代码的时候,是看不到任何反应的。我们必须先按WK_UP按键3秒钟以开机,才能看到DS0闪烁。
保存wkup.c,并加入到HARDWARE组下,然后我们在wkup.h里面加入如下代码:
#ifndef __WKUP_H
#define __WKUP_H           
#include "sys.h"
//Mini STM32开发板
//待机唤醒 驱动代码                                 
//正点原子@ALIENTEK
//2010/6/7                                                                  
#define WKUP_KD PAin(0)  //PA0 检测是否外部WK_UP按键按下
      
u8 Check_WKUP(void);  //检测WKUP脚的信号
void WKUP_Init(void); //PA0 WKUP唤醒初始化
void Sys_Enter_Standby(void);//系统进入待机模式
#endif
该部分代码,也很简单,我们就不多说了。最后我们在test.c里面修改main函数如下:
int main(void)
{              
     Stm32_Clock_Init(9);//系统时钟设置
     delay_init(72);               //延时初始化
     uart_init(72,9600); //串口1初始化  
     LED_Init();                                   
     WKUP_Init();
     while(1)
     {
                 LED0=!LED0;
                 delay_ms(250);
     }
}
这里我们先初始化LED和WK_UP按键(通过WKUP_Init()函数初始化),在死循环里面等待WK_UP中断的到来,在得到中断后,判断WK_UP按下的时间长短,来决定是否进入待机模式。在WKUP_Init函数里面,我们有检测WK_UP是否按下3秒来决定是否开机,这点在前面已经介绍了。大家在下载完代码的时候要注意一下。


3.12.4 下载与测试
   
在代码编译成功之后,我们通过USB串口线下载代码到ALIENTEK MiniSTM32开发板上,这里不能像前面的代码一样,下载完就可以测试了,这里我们必须先把B0通过跳线帽连接到GND,然后再按复位键,才能开始测试。这是因为:虽然我们在mcuisp软件里面设置了编程后执行,但是代码运行的时候,我们并没有长按WK_UP按键3秒,所以程序就进入了待机模式。然后由于BOOT0的设置是串口下载模式,我们不能通过按复位键来重新启动程序。所以必须把BOOT0接到GND,使得复位键可以唤醒CPU。然后才能开始测试。
将B0接到GND后,我们按复位键,然后再长按WK_UP按键3秒钟左右,可以看到DS0开始闪烁。然后再长按WK_UP,DS0会灭掉,程序再次进入待机模式。

附件:
ALIENTEK MINISTM32 实验12 待机唤醒实验.rar (1.17 MB)

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零三翟邢止胃| | 2019-3-26 09:16 | 显示全部楼层
好帖子啊! 不顶,对不起啊!多谢分享啊! 感谢啊!

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kiklkmkj| | 2019-3-26 13:49 | 显示全部楼层
感谢分享!非常好的指导性**!

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guanjiaer| | 2019-4-10 09:23 | 显示全部楼层
非常感谢楼主分享

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heimaojingzhang| | 2019-4-10 10:03 | 显示全部楼层
此种模式下功耗是多少啊

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keaibukelian| | 2019-4-10 10:05 | 显示全部楼层
唤醒方式有多种

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labasi| | 2019-4-10 10:15 | 显示全部楼层
需要多久的唤醒时间呢

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paotangsan| | 2019-4-10 10:20 | 显示全部楼层
非常感谢楼主分享

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wowu| | 2019-4-10 10:50 | 显示全部楼层
唤醒时间是多少啊

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