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[STM32L0] STM32L053芯片使用STM32CUBE软件开发低功耗设备一些经验分享

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laocuo1142|  楼主 | 2021-9-24 13:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
#申请原创#  @21小跑堂 @21小跑堂 @21小跑堂
1)更换ST平台背景
最近NXP的芯片买不到了,之前产品都是使用NXPL系列做低功耗应用,现在订货交期都是50周往上,买散料一片喊出来的价格300+,这个价格令人望而生畏,太过分了,哈哈。
没办法只能切平台了,之前搞了一批GD的片子回来,做了一个项目,但是那个项目不需要低功耗,有电源适配器供电,不需要考虑功耗问题,手上这个新项目电池供电,GD就没办法用了,只能让采购搞点ST回来试试,选了STL系列,哈哈,ST的花点钱还是能搞到货。ST的低功耗模式没有NXP那么多种,大类有5类:1、睡眠模式,2、低功耗运行模式3、低功耗睡眠模式4、停止模式 5、待机模式
我看了一下,123类功耗偏高,不适合目前使用,第5类等于唤醒芯片复位,SRAM数据都不能保存,IO状态也不能保证,这个也用不了,适合这个项目的就是第4、停止模式,手册上标注停止模式最低0.8uA,这个比一般的MCU低多了,完全够用了,如下图:
图片1.png
2)低功耗调试经验
常规经验(这个是参考前辈的经验):
1、外设时钟必须切换为内部时钟;
2、不用的外设全部关闭,要用再开就是了;
3、浮空引脚必须配置为下拉;这个直接在STM32cube软件里面配置就行了
4、硬件上的上拉、下拉电阻切记不能随便加,使用到的外围芯片也要注意功耗问题;外围的功能供电须加mos管做开关。
5、对进入低功耗有好几种情况可以选择(睡眠、停机、待机),不同模式唤醒机制略有不同;
6、你需要一个测试过的低功耗的DEMO,测试硬件上的问题或移植到你的工程,这是最靠谱的;
这次是第一次使用STL系列,直接参考手册做的电路,焊接的时候,专门留了一块板子,外围功能器件不焊接,只焊接MCU和芯片周围的器件直接做了一块最小系统板用了调试功耗,这个是我的习惯,一般做一个新项目,新MCU的话,会焊一块最基本的板子,用来调功耗。然后找到官方的低功耗例程,来验证,这次开始功耗特别大,烧官方的例程也有300uA,后来检查电路,发现BOOT0的电平可选择电阻选择有问题,太小了,换了一个10M之后,功耗立马降到3uA,这个基本上够用了,待机电流也不是越低越好,现在的一次性锂亚电池,做的容量都很大,待机电流太小,如果采集周期也很长的话,容易照成电池钝化,也会影响使用周期。
(3)STM32CUBE使用经验分享
1. 新建一个工程
第一步肯定是下载软件,这个就不多说了,找官方下载就行了,对应的L系列还需要安装一个软件包,之前用了F429,这次试用L053又下载了一个安装包。
双击打开这个软件 图片2.png
图片3.png
打开之后选择新建一个工程:
图片4.png
等待软件加载一些功能之后,选择你的MCU
图片5.png
找到你的MCU之后,双击它就行了
图片6.png
就出现了我们可以配置的界面,下面就是我们选择的MCU
图片7.png
具体的使用大家慢慢摸索,哈哈。
使用这个STM32cube软件,也没有像官方说的那样,新手也能用好,我感觉完全的新手估计够呛,起码时钟树就很难理解,之前搞飞思卡尔,也就是现在的NXP的,都是看寄存器手册然后对照例程学习,想一步到位估计够呛。有些经验的,使用这个软件配置初始化还比较合适,各项功能很清晰。
2. 配置我们需要的IO口和功能
按照具体的项目配置IO口和功能,下图是我最近这个项目用到的,3个串口,一个ADC监视电池电压,5个按键中断,然后还有一些IO控制,内部的EEPROMRTC定时器和硬件看门狗。
图片8.png
本来也可以用内部HSI,我担心频率不那么精准,串口通讯波特率可能会有些问题,还是加了一个外部8M晶振,配置一下时钟树。
23009614d6314a85c9.png
配置完之后生成代码,选着保存的目录等等
19226614d63200bbb3.png
还有一个自动配置未使用的IO 为输入状态
87591614d6329e256e.png
3. 在低功耗前提下各个功能程序处理经验
在低功耗前提下,使用各个功能,就要做到,用到打开,用完立即关闭。
以采集电池电量为例,如下
u16 Get_VBat(void)
{
        float  temp;
        u16 BATTER_VALUE,VREFINT_CAL;
        u16 Ref_Vol;
        u16 Vdc;
       
        MX_ADC_Init();  //重新初始化
       
        BATTER_VALUE = GET_ADC(ADC_CHANNEL_0);
        Ref_Vol = GET_ADC(ADC_CHANNEL_VREFINT);
               
        printf("电池:%d\r\n",BATTER_VALUE);
        printf("基准:%d\r\n",Ref_Vol);
       
        BATTER_VALUE = 2*BATTER_VALUE;
       
        temp=((float)BATTER_VALUE/Ref_Vol)*1.24;
        Vdc = (u16)(temp*1000);
        printf("Vdc=%u\r\n",Vdc);
       
        HAL_ADC_DeInit(&hadc);    //关闭ADC采集
        return Vdc;
}
使用ADC重新初始化,用完之后马上关闭。
4. 低功耗实现命令
低功耗命令实际就一句话就行了,再加上唤醒配置和暂停系统时钟中断。STM32系统自动就把时钟重新选择了,不需要我们自己弄,这个比较方便,之前做NXP的每一项低功耗对时钟都有要求,进之前要自己切换时钟才行,不然可能会报错。在停止模式下,VCORE 域中的所有时钟都会停止,PLLMSIHSI16 HSE RC 振荡器也被禁止。内部 SRAM 和寄存器内容将保留。
具体函数如下:
                HAL_SuspendTick();     //挂起(暂停)系统时钟中断
                HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON,                                    PWR_STOPENTRY_WFI);  //0.75ma  WFI任意中断唤醒  WFE唤醒事件
                HAL_ResumeTick();           // /*唤醒之后恢复系统时钟中断 */
STOP模式LPUART1和任意的外部中断,RTC中断都可以唤醒,唤醒之后需要重新初始化系统时钟,才能保证你的功能正常运行。
总结:
整体来说STM32L053的体验还不错,功耗也很低,整体这个项目画板子焊接调试2周多的时间就基本上搞定,目前搞了几台设备到现场去测试了,大功能没啥问题,哈哈。
这个项目使用的功能不多,主要就是串口和低功耗,然后使用了内部的EEPROM保存一些关键参数,希望能给大家一点有用的帮助。

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21小跑堂 打赏了 50.00 元 2021-09-26
理由:恭喜通过原创文章审核!请多多加油哦!

kyzhd| | 2021-9-28 10:33 | 显示全部楼层
不错,又学了一些。感谢

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laocuo1142|  楼主 | 2021-9-29 08:03 | 显示全部楼层
kyzhd 发表于 2021-9-28 10:33
不错,又学了一些。感谢

共同进步

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ffbiao| | 2021-9-29 17:47 | 显示全部楼层
谢谢分享精华

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HWDZCGB| | 2021-10-8 10:49 | 显示全部楼层
感谢分享,非常不错~

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sadicy| | 2021-10-8 14:04 | 显示全部楼层
楼主,问下。
供电采用什么形式的?

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laocuo1142|  楼主 | 2021-10-8 16:08 | 显示全部楼层
sadicy 发表于 2021-10-8 14:04
楼主,问下。
供电采用什么形式的?

一次性锂亚电池

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foxsbig| | 2021-10-8 17:23 | 显示全部楼层
楼主,会估算电池使用时长么?
能有所依据就行,可以有偏差~

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laocuo1142|  楼主 | 2021-10-9 08:02 | 显示全部楼层
foxsbig 发表于 2021-10-8 17:23
楼主,会估算电池使用时长么?
能有所依据就行,可以有偏差~

常规操作啊,电池都有容量,与你的功耗进行计算就行了,再加上电池的固定损耗,一般环境下时间不会相差很大

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小叶三千| | 2021-10-9 08:25 | 显示全部楼层
很实用,使用STM32CUBE软件使用的很少,以后要多关注一下,感谢分享

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laocuo1142|  楼主 | 2021-10-9 09:16 | 显示全部楼层
小叶三千 发表于 2021-10-9 08:25
很实用,使用STM32CUBE软件使用的很少,以后要多关注一下,感谢分享

我也刚上手,这个自动生成HAL库,简单应用还可以,复杂的感觉够呛

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qjp1988113| | 2021-10-15 15:35 | 显示全部楼层
ST的货比NXP的容易买到?b不过CUBEMX还是挺不错的~

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laocuo1142|  楼主 | 2021-10-16 10:58 | 显示全部楼层
qjp1988113 发表于 2021-10-15 15:35
ST的货比NXP的容易买到?b不过CUBEMX还是挺不错的~

就是价格高,NXP的很难买,以前几块钱现在报价200+,吓人

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