[stm32]stm32L低功耗程序框架

发表于 2019-6-13 14:20

原文：https://blog.csdn.net/slimmm/article/details/84892483

MCU：stm32L031K6T6

芯片的主要的低功耗特性
Features
• Ultra-low-power platform
– 1.65 V to 3.6 V power supply
– -40 to 125 °C temperature range
– 0.23 µA Standby mode (2 wakeup pins)
– 0.35 µA Stop mode (16 wakeup lines)
– 0.6 µA Stop mode + RTC + 8 KB RAM retention
– Down to 76 µA/MHz in Run mode
– 5 µs wakeup time (from Flash memory)
– 41 µA 12-bit ADC conversion at 10 ksps
• Core: Arm® 32-bit Cortex®-M0+
– From 32 kHz up to 32 MHz max.
– 0.95 DMIPS/MHz

发表于 2019-6-13 14:20

功耗当然越低越好咯，但是低功耗是要付出代价的，看下各种功耗下的时钟、RAM、IO、寄存器等的运行情况，如下：

发表于 2019-6-13 14:21

发表于 2019-6-13 14:21

发表于 2019-6-13 14:21

我们选用的当然是最最低功耗的standby模式了：

standby模式BKP备份寄存器能够使用
standby模式LSI和LSE两个晶振源可以使用
standby模式可以用RTC或Wakeup PIN能够唤醒
注意 standby模式下RAM里面的数据是不保存的

发表于 2019-6-13 14:22

主程序框架

...
int main(void){
HAL_Init();

SystemClock_Config();

MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_ADC_Init();
MX_IWDG_Init();
MX_SPI1_Init();
MX_TIM2_Init();
...

SystemPower_Config(); //PWR配置

BSP_Init(); //板级支持包外设初始化

BAK = get_bak_param(); //恢复备份的数据

while（1）{
...
//主程序体

}
}

发表于 2019-6-13 14:22

重要函数实现
1. PWR配置

void SystemPower_Config(void){
   __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
   HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();
      HAL_PWREx_EnableFastWakeUp();
}

发表于 2019-6-13 14:23

2. 进入standby模式
1.先备份数据
set_bak_param(BAK);
2.进入standby模式
pwr_standby();

void pwr_standby(void){
if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) != RESET){
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
}

__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

//stm32L031K6 的PA0和PA2可以作为唤醒引脚
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN3);

/* Clear all related wakeup flags*/
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);

HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
}

发表于 2019-6-13 14:23

3. 唤醒
唤醒没什么好说的，standby模式下唤醒，程序跟上电复位没什么区别，RAM里面数据都没了，但是BKP中的数据仍然存在；
这里暂时就把唤醒当做是重新上电吧，后面说到BKP的时候再区别处理；

发表于 2019-6-13 14:24

4. 数据备份和恢复
• Memories
– Up to 32-Kbyte Flash with ECC
– 8-Kbyte RAM
– 1-Kbyte of data EEPROM with ECC
– 20-byte backup register
– Sector protection against R/W operation
如果需要备份的数据比较少，不超过20byte，那么可以使用backup寄存器备份数据；如果大于20byte但是不超过1Kbytes可以用MCU内部的EEPROM备份数据；超过1Kbytes可以选用别的功耗模式，或者可以选用外部flash或EEPROM等介质存储数据咯

//**设计结构体用来存储备份的数据**typedef struct bak_t
{
uint32_t
RTC_STA;
...       //根据自己的需要设计结构体吧
}BAKTypeDef;

发表于 2019-6-13 14:25

4.1 用BKP备份和恢复数据

typedef struct bkp_t{
      uint32_t       DR0;
   uint32_t       DR1;
   uint32_t       DR2;
      uint32_t       DR3;
   uint32_t       RTC_STA;       //rtc init sta
}BKPTypeDef;

发表于 2019-6-13 14:26

void bkp_init(void){
hrtc.Instance = RTC;
BKPTypeDef bkp;
if(0xaa55aa55 != get_bkp().RTC_STA){ //判断初始化RTC
printf("rtc init\r\n");
HAL_RTC_Init(&hrtc);
bkp.DR0= bkp.DR1= bkp.DR2= bkp.DR3 = 0;
bkp.RTC_STA = 0xaa55aa55;
set_bkp(&bkp);
}
}

发表于 2019-6-13 14:27

BKPTypeDef get_bkp(void){
BKPTypeDef bkp;
bkp.DR0= HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR0);
bkp.DR1= HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR1);
bkp.DR2= HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR2);
bkp.DR3 = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR3);
bkp.RTC_STA = HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc, RTC_BKP_DR4);
return bkp;
}

发表于 2019-6-13 14:27

void set_bkp(BKPTypeDef *bkp){
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR0, bkp->DR0);
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR1, bkp->DR1);
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR2, bkp->DR2);
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR3, bkp->DR3);
HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc, RTC_BKP_DR4, bkp->RTC_STA);
}

发表于 2019-6-13 14:27

4.2 用EEPROM备份和恢复数据

bool DATAEEPROM_write(uint16_t addr_offset, uint8_t *pData, uint16_t Size){
if(HAL_ERROR == HAL_FLASHEx_DATAEEPROM_Unlock()){
printf("Flash EEPROM Unlock failed!!!\n");
return false;
}
if(DATA_EEPROM_BASE+addr_offset > DATA_EEPROM_END){
printf("Flash EEPROM Address Error!!!\n");
return false;
}

// HAL_FLASHEx_DATAEEPROM_Erase(DATA_EEPROM_BASE);
for(uint16_t i=0;i<Size;i++){
HAL_FLASHEx_DATAEEPROM_Program(FLASH_TYPEPROGRAMDATA_BYTE, DATA_EEPROM_BASE+addr_offset+32*i, pData);
}

if(HAL_ERROR == HAL_FLASHEx_DATAEEPROM_Lock()){
printf("Flash EEPROM Lock Failed!!!\n");
return false;
}

return true;
}

发表于 2019-6-13 14:28

bool DATAEEPROM_read(uint16_t addr_offset, uint8_t *pData, uint16_t Size){
if(Size > DATAEEPROM_MAX_SIZE){
printf("Size is too long!\r\n");
return false;
}
if(DATA_EEPROM_BASE+addr_offset > DATA_EEPROM_END){
printf("Flash EEPROM Address Error!!!\n");
return false;
}

uint8_t tmp[DATAEEPROM_MAX_SIZE] = {0};

for(uint16_t i=0;i<Size;i++){
tmp[i] = *(uint32_t*)(DATA_EEPROM_BASE+addr_offset+32*i);
}
#if 0
for(uint16_t i=0;i<Size;i++){
printf("tmp[%d]:%x\r\n",i,tmp[i]);
}
#endif
memcpy(pData, tmp, Size);

return true;
}

发表于 2019-6-13 14:28

5. 区别处理
如果上电复位的时候你要让屏幕显示A画面，而唤醒之后你要让屏幕显示B画面，那该怎么区分MCU是上电复位还是wakeup的呢？
我们有一个重要的寄存器呀backup register
如果是上电复位那backup register里面的数据全部都是乱数据；
如果是wakeup那读取进入standby模式之前备份的特定的数据，如果数据对上了就是wakeup，如果没有对上，那就是上电复位了；上面的程序中我们用BKP.RTC_STA==0xaa55aa55 来判断是那种模式启动的MCU；

if(0xaa55aa55 == BKP.RTC_STA){
...       //显示B画面
}
else
{
...       //显示A画面
}

发表于 2019-6-13 14:29

总结

可以选用多种低功耗模式，sleep模式、stop模式、standby模式，其中standby模式功耗最低。
选用standby模式，进入低功耗之后RAM中没有数据了，且只能用特定的且已经配置了的PIN脚来唤醒MCU；
standby模式的程序框架为：

发表于 2019-7-5 09:47

非常感谢楼主分享

发表于 2019-7-5 09:56

0.几ua 这也太低了吧

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