F0与F1系列的低功耗模式学习

只看该作者 · 2023-12-22 13:28

本帖最后由 1455555 于 2023-12-25 15:43 编辑

1、引言

在不需要微控制器运行时，可以使其进入低功耗模式，降低系统功耗。当需要微控制器运行时，再唤醒即可。

这段时间我学习了一下几种低功耗模式。参考了APM32F072（M0），APM32F003（M0）,APM32F103(M3)三款芯片，发现他们的低功耗模式有一些差异。下面我将从三款芯片各自的用户手册中摘出低功耗相关表格。

APM32F4XX

APM32F103

APM32F072

APM32F003

根据贴出来的四张图可以发现M3,M4内核的产品和072的低功耗模式都分为三种：睡眠模式、停止模式和待机模式。但003特立独行，分为等待模式、快速活跃停机模式、慢速活跃停机模式、停机模式四种。

仔细对比每个模式下的各个设置，发现003的四种和072的三种并没有能完全吻合的分类。下面将其放置在一张表格中，可能更清晰一些。

2、例程介绍

接下来每款芯片介绍一种模式下的唤醒例程。

2、1 F003等待模式串口中断唤醒

注意到F003等待模式下的唤醒方式可以为所有外部内部中断。这里我们使用串口中断作为唤醒方式。例程设置等待一段时间后，系统自动进入低功耗模式下。在串口助手发送任意字符可以唤醒MCU。

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void Delay(void);

void USART_WakeUp_Init(void);



int main(void)

{

    volatile uint8_t i = 10;

    APM_MINI_LEDInit(LED2);

    

    USART_WakeUp_Init();

    

    while(1)

    {

        APM_MINI_LEDToggle(LED2);

        Delay();

        if(i)

        {

            i--;

            if(i == 0)

            {

                PMU_EnterWaitMode(); 

            }

        }

    }

}

例程中给出是否进入低功耗信号：LED灯是否闪烁。进入等待模式后，CPU停止，代码运行停止在进入低功耗这句指令后。唤醒后，从该指令后开始继续执行。所以，记得在进入低功耗之前对串口进行配置，设置好唤醒方式。在中断服务函数中，等待标志位后，只进行了清除操作。

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void USART1_RX_IRQHandler(void)

{

    if(USART_ReadIntFlag(USART1,USART_INT_FLAG_RX) == SET)

    {

       USART_ClearIntFlag(USART1,USART_INT_FLAG_RX);

    }

}

这个例程前期没有加入再次进入低功耗的处理。如果平时正常使用，可以在前面加入一个按键，在按键按下时，进入睡眠模式。串口接收数据时，唤醒CPU。唤醒后需要进入睡眠模式，再次按下按键即可。

2、2 F003活跃停机模式下通过WUPT唤醒

活跃停机分为快速活跃停机和慢速活跃停机模式，快速活跃停机模式唤醒时间在低功耗唤醒时间里最短。（为啥？如果是因为主电压调节器，那睡眠模式下主电压调节器也开着啊？）

例程使用WUPT，在一定的延时后产生一个内部唤醒事件，延迟时间可由编程设置。编程中发现标准库里有WUPT延时设置封装好的函数，直接使用。

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#include "main.h"



void Delay(void);



int main(void)

{

    volatile uint8_t i = 10;

    APM_MINI_LEDInit(LED2);

    

    while(1)

    {

        APM_MINI_LEDToggle(LED2);

        Delay();

        i--;

        if(i == 0)

        {

            i = 10;

            APM_MINI_LEDOff(LED2);

            WUPT_Config(AWU_TIMEBASE_2S);

            NVIC_EnableIRQRequest(WUPT_IRQn,0X01);

            PMU_EnterHaltModeWFI(); 

        }

    }

}



void Delay(void)

{

    volatile uint32_t delaytime = 0xfffff;

    while(delaytime--);

}

其中WUPT_Config()为

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void WUPT_Config(WUPT_TIMEBASE_T timeBase)

{

    WUPT->TBC = (uint32_t)g_timeBaseTab[(uint32_t)timeBase];



    WUPT->DIV = (uint32_t)g_dividerTab[(uint32_t)timeBase];



    WUPT->CSTS_B.WUPTEN = BIT_SET;

}

2.3 F072待机模式下使用WAKEUP_PIN唤醒

待机模式下所有外设都关闭，CPU与主电压调节器都关闭。例程为按下按键产生中断，在中断中进入待机模式。进入待机模式前，使能WAKEPIN。WAKEUP_PIN对应引脚查找数据手册引脚分布图。

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void Delay(uint32_t count);



int main(void)

{

    APM_MINI_LEDInit(LED2);

    APM_MINI_LEDInit(LED3);

    APM_MINI_PBInit(BUTTON_KEY2, BUTTON_MODE_EINT);

    APM_MINI_COMInit(COM1);



    PMU_Reset();

    RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_PMU);



    /* Enable PC13 as system WakeUp pin for standby mode */

    PMU_EnableWakeUpPin(PMU_WAKEUPPIN_2);



    printf("\r\nSystem is Init\r\n");

    printf("Press KEY2   : ENTER StandBy Mode\r\n");



    for (;;)

    {

        Delay(0xfffff);

        APM_MINI_LEDToggle(LED2);

        APM_MINI_LEDToggle(LED3);

        printf("\r\nSystem is running\r\n");

    }

}



void APM_MINI_PB_PMU_Isr()

{

    if (EINT_ReadStatusFlag(EINT_LINE0) == SET)

    {

        printf("\r\nSystem have entered STANDBY mode\r\n");

        printf("now, LED2 and LED3 is off\r\n");

        printf("please give PC13 a rising edge or reset System to recover System\r\n\r\n");



        /* Clear flag bit to prevent repeated entry interrupt*/

        PMU_ClearStatusFlag(PMU_FLAG_STDBYF);

        PMU_ClearStatusFlag(PMU_FLAG_WUPF);



        /* Enter StandBy Mode*/

        PMU_EnterSTANDBYMode();

        EINT_ClearStatusFlag(EINT_LINE0);

    }

}



void Delay(uint32_t count)

{

volatile uint32_t delay = count;

  while (delay--);

}

2.4 F103停止模式下通过按键唤醒

这个例程可以通过选择是否定义KEY1_WAKEUP来决定是否需要使用按键唤醒，同时，可以通过定义REGULATOR_ON/LowPower选择停止模式下电压调节器的模式。前面对IO的配置用于满足低功耗模式功耗测试的要求。

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#define DEBUG_USART USART1



/*choose which condition of STANDBY MODE to enter*/

#define REGULATOR_ON

//#define REGULATOR_OFF



/*choose if need key1 to wake up*/

#define KEY1_WAKEUP



void Delay(uint32_t count);



int main(void)

{

    GPIO_Config_T  gpioConfig;



    /* Disable clock to reduce current consumption*/

    RCM_DisableHSI();

    

    /*Disable LSE to reduce current consumption*/

    RCM_EnableAPB1PeriphClock((RCM_APB1_PERIPH_T)(RCM_APB1_PERIPH_PMU | RCM_APB1_PERIPH_BAKR));

    PMU->CTRL_B.BPWEN = 0X01;

    RCM_ConfigLSE(RCM_LSE_CLOSE);

    RCM_DisableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_BAKR);

    

    /* Configure all GPIO as analog to reduce current consumption on non used IOs */

    RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA | RCM_APB2_PERIPH_GPIOB | RCM_APB2_PERIPH_GPIOC |

                              RCM_APB2_PERIPH_GPIOD | RCM_APB2_PERIPH_GPIOE | RCM_APB2_PERIPH_GPIOF | RCM_APB2_PERIPH_GPIOG) ;

    

    gpioConfig.mode = GPIO_MODE_ANALOG;

    gpioConfig.pin = GPIO_PIN_ALL;

    GPIO_Config(GPIOA,&gpioConfig); 

    GPIO_Config(GPIOB,&gpioConfig); 

    GPIO_Config(GPIOC,&gpioConfig); 

    GPIO_Config(GPIOD,&gpioConfig); 

    GPIO_Config(GPIOE,&gpioConfig); 

    GPIO_Config(GPIOF,&gpioConfig); 

    GPIO_Config(GPIOG,&gpioConfig); 

    

    RCM_DisableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA | RCM_APB2_PERIPH_GPIOB | RCM_APB2_PERIPH_GPIOC |

                              RCM_APB2_PERIPH_GPIOD | RCM_APB2_PERIPH_GPIOE | RCM_APB2_PERIPH_GPIOF | RCM_APB2_PERIPH_GPIOG);

    

    #ifdef KEY1_WAKEUP

      /* Config KEY1 to wake up cpu from stop mode*/

      APM_MINI_PBInit(BUTTON_KEY1, BUTTON_MODE_EINT);

    #endif



    /* Enable PMU Periph Clock */

    RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_PMU);

    PMU_Reset();

    

    Delay(0x6fffff);

    

    #ifdef REGULATOR_ON

      PMU_EnterSTOPMode(PMU_REGULATOR_ON,PMU_STOP_ENTRY_WFI);

    #elif defined REGULATOR_LowPower

      PMU_EnterSTOPMode(PMU_REGULATOR_LOWPOWER,PMU_STOP_ENTRY_WFI);

    #endif

    

    APM_MINI_LEDInit(LED2);



    while(1)

    {

        APM_MINI_LEDToggle(LED2);

        Delay(0xfffff);  

    }

}



void Eint1_Isr(void)

{

    if (EINT_ReadIntFlag(KEY1_BUTTON_EINT_LINE) != RESET)

    {

        SystemInit();

        EINT_ClearIntFlag(KEY1_BUTTON_EINT_LINE);

    }

}

3、总结

在低功耗学习中，我尝试测试进入低功耗模式下的功耗，编写了相应满足测试条件的代码。测出的数据没办法达到手册理想值，后面了解到数据手册上的理想值为测试部门使用专门的功耗版，放置裸片测试的结果。如果我们测试想要达到理想数值，那么需要对照原理图，把相关影响项断开，进行测试。制作小玩意时，可以尝试进入睡眠模式，通过语音唤醒等外部事件进行唤醒，降低产品使用的功耗。