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STM32入门——几个简单的代码(22)

一、STM32低功耗模式介绍

STM32提供了一些低功耗模式。默认情况下,系统复位或上电复位后,微控制器进入运行模式。在运行模式下,HCLK 为CPU提供时钟,并执行程序代码。当 CPU 不需要继续运行(例如等待外部事件) 时,可以利用多种低功耗模式来节省功耗。

STM32 提供了 3 种低功耗模式,以达到不同层次的降低功耗的目的

  • 睡眠模式(内核停止工作,外设仍在运行)
  • 停止模式(所有时钟都停止)
  • 待机模式( 1.8 V 内核电源关闭)

这三种模式所需的功耗是逐级递减,也就是说待机模式功耗是最低的。

在睡眠模式中,仅关闭了内核时钟,内核停止运行,但其片上外设,CM3 核心的外设全都照常运行。在停止模式中,进一步关闭了其它所有的时钟,于是所有的外设都停止了工作,但由于其 1.8V 区域的部分申源没有关闭,还保留了内核的寄存器、内存的信息,所以从停止模式唤醒,并重新开启时钟后,还可以从上次停止处继续执行代码。在待机模式中,它除了关闭所有的时钟,还把 1.8V 区域的电源也完全关闭了,也就是说,从待机模式唤醒后,由于没有之前代码的运行记录,只能对芯片复位,重新检测BOOT条件,从头开始执行程序

另外,在运行模式下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时钟来降低功耗。

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二、睡眠模式

2.1 进入睡眠模式

通过执行WFI或WFE指令进入睡眠状态。根据Cortex-M3系统控制寄存器中的SLEEPONEXIT位的值,有两种选项可用于选择睡眠模式进入机制

  • SLEEP-NOW
    如果SLEEPONEXIT位被清除,当WRI或WFE被执行时,微控制器立即进入睡眠模式。
  • SLEEP-ON-EXIT
    如果SLEEPONEXIT位被置位,系统从最低优先级的中断处理程序中退出时,微控制器就立即进入睡眠模式。

在睡眠模式下,所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。

2.2 退出睡眠模式

如果执行WFI指令进入睡眠模式,任意一个被嵌套向量中断控制器(NVIC)响应的外设中断都能将系统从睡眠模式唤醒。也就是任意一个外部中断都可以唤醒。

如果执行WVFE指令进入睡眠模式,则一旦发生唤醒事件时,微处理器都将从睡眠模式退出。唤醒事件可以通过下述方式产生

  • 在外设控制寄存器中使能一个中断,而不是在NVIC(嵌套向量中断控制器)中使能,并且在Cortex-M3系统控制寄存器中使能SEVONPEND位。当MCU从WFE中唤醒后,外设的中断挂起位和外设的NVIC中断通道挂起位(在NVIC中断清除挂起寄存器中)必须被清除。
  • 配置一个外部或内部的EXIT线为事件模式。当MCU从WFE中唤醒后,因为与事件线对应的挂起位未被设置,不必清除外设的中断挂起位或外设的NVIC中断通道挂起位。

该模式唤醒所需的时间最短,因为没有时间损失在中断的进入或退出上。

image-20260405220048812

三、停止模式

停止模式是在Cortex-M3的深睡眠模式基础上结合了外设的时钟控制机制,在停止模式下电压调节器可运行在正常或低功耗模式。此时在1.8V供电区域的的所有时钟都被停止,PLL、HSI和HSE RC振荡器的功能被禁止,SRAM和寄存器内容被保留下来。

在停止模式下,所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。

3.1 进入停止模式

在停止模式下,通过设置电源控制寄存器(PWR CR)的LPDS位使内部调节器进入低功耗模式能够降低更多的功耗。

如果正在进行闪存编程,直到对内存访问完成,系统才进入停止模式。如果正在进行对APB的访问,直到对APB访问完成,系统才进入停止模式。在停止模式下,如果在进入该模式前ADC和DAC没有被关闭,那么这些外设仍然消耗电流。通过设置寄存器ADC CR2的ADON位和寄存器DAC CR的ENx位为0可关闭这2个外设。

3.2 退出停止模式

当一个中断或唤醒事件导致退出停止模式时,HSI RC振荡器被选为系统时钟。当电压调节器处于低功耗模式下,当系统从停止模式退出时,将会有一段额外的启动延时。如果在停止模式期间保持内部调节器开启,则退出启动时间会缩短,但相应的功耗会增加。

image-20260405220117087

四、待机模式

待机模式可实现系统的最低功耗。该模式是在Corex-M3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。

待机模式的进出方法如下

image-20260405220143489

项目一:睡眠模式+串口发送+接收

#include "stm32f10x.h"                      // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"uint8_t RxData;			                    //定义用于接收串口数据的变量int main(void)
{OLED_Init();		                    //OLED初始化OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");	    //显示静态字符串Serial_Init();		                    //串口初始化while (1){if (Serial_GetRxFlag() == 1)			  //检查串口接收数据的标志位{RxData = Serial_GetRxData();		  //获取串口接收的数据Serial_SendByte(RxData);			  //串口将收到的数据回传回去,用于测试OLED_ShowHexNum(1, 8, RxData, 2);	  //显示串口接收的数据}OLED_ShowString(2, 1, "Running");		  //OLED闪烁Running,指示当前主循环正在运行Delay_ms(100);OLED_ShowString(2, 1, "       ");Delay_ms(100);__WFI();								  //执行WFI指令,CPU睡眠,并等待中断唤醒}
}

项目二:停止模式+对射式红外传感器计次

#include "stm32f10x.h"          // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "CountSensor.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();			    //OLED初始化CountSensor_Init();		    //计数传感器初始化/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);		//开启PWR的时钟//停止模式和待机模式一定要记得开启/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Count:");while (1){OLED_ShowNum(1, 7, CountSensor_Get(), 5);			    //OLED不断刷新显示CountSensor_Get的返回值OLED_ShowString(2, 1, "Running");					    //OLED闪烁Running,指示当前主循环正在运行Delay_ms(100);OLED_ShowString(2, 1, "       ");Delay_ms(100);PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_ON, PWR_STOPEntry_WFI);	 //STM32进入停止模式,并等待中断唤醒SystemInit();										     //唤醒后,要重新配置时钟}
}

项目三:待机模式+实时时钟

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化MyRTC_Init();		//RTC初始化/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);		//开启PWR的时钟//停止模式和待机模式一定要记得开启/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "CNT :");OLED_ShowString(2, 1, "ALR :");OLED_ShowString(3, 1, "ALRF:");/*使能WKUP引脚*/PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);						//使能位于PA0的WKUP引脚,WKUP引脚上升沿唤醒待机模式/*设定闹钟*/uint32_t Alarm = RTC_GetCounter() + 10;			//闹钟为唤醒后当前时间的后10sRTC_SetAlarm(Alarm);							//写入闹钟值到RTC的ALR寄存器OLED_ShowNum(2, 6, Alarm, 10);					//显示闹钟值while (1){OLED_ShowNum(1, 6, RTC_GetCounter(), 10);	                //显示32位的秒计数器OLED_ShowNum(3, 6, RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_ALR), 1);		//显示闹钟标志位OLED_ShowString(4, 1, "Running");			//OLED闪烁Running,指示当前主循环正在运行Delay_ms(100);OLED_ShowString(4, 1, "       ");Delay_ms(100);OLED_ShowString(4, 9, "STANDBY");			//OLED闪烁STANDBY,指示即将进入待机模式Delay_ms(1000);OLED_ShowString(4, 9, "       ");Delay_ms(100);OLED_Clear();								//OLED清屏,模拟关闭外部所有的耗电设备,以达到极度省电PWR_EnterSTANDBYMode();						//STM32进入停止模式,并等待指定的唤醒事件(WKUP上升沿或RTC闹钟)/*待机模式唤醒后,程序会重头开始运行*/}
}
http://www.jsqmd.com/news/593747/

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