STM32 低功耗待机模式与RTC周期唤醒

1万 · 2023-2-6 15:21

STM32等类似Cortex-M3的MCU在系统或电源复位以后，MCU就会处于程序运行状态。当用户不需继续运行程序时，可以利用进入低功耗模式来节省电池电量，当需要重新运行时，可以通过特定条件进行唤醒程序继续或重新工作。特别是在电池供电的智能终端上有着比较广泛的应用。

STM32F103三种低功耗模式状态说明：

1、睡眠模式：内核停止运行，所有外设仍然处于工作状态。

2、停止模式：所有的时钟都已停止，调压器可以被置于普通模式或低功耗模式。

3、待机模式：所有的时钟都已停止，内部1.8V部分的供电被切断，电压调节器关闭。可以达到最低的电能消耗。

三种模式电流功耗大小排序为：

运行 > 睡眠 > 停止 > 待机。

其中运行模式与睡眠模式功耗为mA级，停止模式与待机模式为uA级，其中待机最小可以达到<5uA。

如何进入？

睡眠模式：

执行WFI或WFE指令可以使MCU进入睡眠状态。

停止模式：

在以下条件下执行WFI或WFE指令：

1、设置Cortex-M3系统控制寄存器中的SLEEPDEEP位；

2、清除电源控制寄存器(PWR_CR)中的PDDS位进入；

3、通过设置PWR_CR中LPDS位选择电压调节器的模式；

待机模式：

在以下条件下执行WFI或WFE指令：

1、设置Cortex-M3系统控制寄存器中的SLEEPDEEP位；

2、设置电源控制寄存器(PWR_CR)中的PDDS位；

3、清除电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)中的WUF位；

如何退出？

睡眠模式：

如果是执行WFI指令进入睡眠模式，任意一个外设中断都能将系统从睡眠模式唤醒。如果是执行WFE指令进入睡眠模式，一旦发生唤醒事件时，微处理器都将从睡眠模式退出。

停止模式：

如果是执行WFI进入停止模式，任一外部中断线为中断模式可以唤醒。如果是执行WFE进入停止模式。任一外部中断线为事件模式可以唤醒。

待机模式：

待机模式唤醒只有4种：外部复位、IWDG复位、WKUP引脚上的上升沿或RTC闹钟事件的上升沿。并且从待机唤醒后，除了电源控制/状态寄存器，所有寄存器被复位。唤醒后的代码执行等同于复位后的执行。

睡眠模式进入与退出：

停止模式进入与退出

待机模式进入与退出

待机模式是功耗最低的一种模式，外部复位、IWDG复位、WKUP引脚上的上升沿比较简单。主要实验RTC闹钟事件唤醒。RTC具有三个中断源：秒中断、闹钟中断与溢出中断。

首先配置开启中断分组与电源控制器时钟：

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NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);



RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);

然后配置RTC模块参数，由于使用的是外部32.768K的晶振：

RTC_SetPrescaler(32767);可以实现1S1次计数。

开启RTC_IT_ALR闹钟中断：

RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, ENABLE);

配置闹钟参数：

RTC_SetAlarm(RTC_GetCounter() + SLEEP_TIME);SLEEP_TIME就是多长时间发生一次闹钟。

RTC配置代码：

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void RTC_Init(void)

{

    u16 BKP_Value = 0x5A5A;



    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO | RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);



    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);



    if(BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != BKP_Value) {

        PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);

        RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);

        while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY)==RESET)IWDG_ReloadCounter();

        RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);

        RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);

        RTC_WaitForLastTask();

        RTC_WaitForSynchro();

        RTC_WaitForLastTask();

        RTC_SetPrescaler(32767);

        RTC_WaitForLastTask();

        RTC_SetCounter(0);

        RTC_WaitForLastTask();

        RTC_SetAlarm(RTC_GetCounter() + SLEEP_TIME);

        RTC_WaitForLastTask();

        RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, ENABLE);

        RTC_WaitForLastTask();

        BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, BKP_Value);

        RTC_WaitForLastTask();

        PWR_BackupAccessCmd(DISABLE);

    } else {

        PWR_BackupAccessCmd(DISABLE);

        RTC_WaitForSynchro();

        RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, ENABLE);

        RTC_WaitForLastTask();

    }

}

RTC中断代码：在中断中重新清除相关标志并重新配置参数。

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void RTC_IRQHandler(void)

{

    IWDG_Feed();

    if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET) {

        RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC);

    }

    if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!= RESET) {

        RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);

        PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);

        RTC_WaitForLastTask();

        RTC_SetAlarm(RTC_GetCounter() + SLEEP_TIME);

        RTC_WaitForLastTask();

        PWR_BackupAccessCmd(DISABLE);

    }

    RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW);



    if(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_WU) != RESET) {

        PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);

    }

    if(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_SB) != RESET) {

        PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_SB);

    }

}