STM32CubeMX学习笔记12 ---低功耗模式

在实际使用中很多产品都需要考虑低功耗的问题，STM32F10X提供了三种低功耗模式：睡眠模式（Sleep mode）、停机模式（Stop mode）和待机模式（Standby mode）。这些低功耗模式可以有效减少系统功耗，延长电池寿命，对于需要长时间运行的电池供电设备尤为重要。

注意：在进入低功耗模式时，STlink将无法下载程序，需要重启单片机！！

1、 低功耗模式简介

        系统或电源复位后，微处理器处于运行状态，运行状态下HCLK为CPU提供时钟，内核执行程序代码。当CPU不需继续运行时（例如等待某个外部事件），可以利用多个低功耗模式来节省功耗。用户需要根据最低电源消耗、最快速启动时间和可用的唤醒源等条件，选定一个最佳的低功耗模式。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（CM3内核停止工作，外设仍在运行）（功耗最高） - 停止模式（所有时钟都停止）（典型电流消耗20uA左右） - 待机模式（1.8V内核电源关闭）（最低电流消耗2uA左右）

        在运行模式下，也可以通过如下方式降低功耗： - 降低系统时钟 - 关闭APB和AHB总线上未被使用的外设的时钟

一、睡眠模式

1、睡眠模式简介

        睡眠模式，它使处理器暂停执行，并且可以通过外部事件或中断来唤醒。在睡眠模式下，(Cortex™-M3内核停止，所有外设包括Cortex-M3核心的外设，如NVIC、系统时钟(SysTick)等仍在运行，以便在唤醒时快速恢复正常运行。

睡眠模式的进入：两种睡眠模式，SLEEP-NOW或 SLEEP-ON-EXIT。

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。
睡眠模式的唤醒：两种唤醒方式，任一中断(WFI)或唤醒事件(WFE)。

WFI：任意一个中断的触发都能唤醒该模式。
WFE：唤醒事件

2、硬件设置

本实验用LED2指示灯提示系统正常运行，指示灯熄灭表示进入睡眠模式，S4按键用外部中断的方式来唤醒待机模式，并使用串口1打印相关调试信息

 3、STM32CubeMX设置

选择芯片STM32F103ZET6，建立工程，设置好工程名称及目录。

RCC设置外接HSE，时钟设置为72M。

设置串口1，并打开串口中断。

将PA0设置成外部中断模式，触发模式选择上升沿触发，GPIO Pull-up/Pull-down中选择Pull-up上拉，并命名为S4。使能外部中断，并将优先级都设置为2.

 输入工程名，选择工程路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码

4、程序编程

在main.c文件中添加以下程序

int main(void)
{
while (1){printf1("Time: 5\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);     HAL_Delay(1000);printf1("Time: 4\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);       HAL_Delay(1000);printf1("Time: 3\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);     HAL_Delay(1000);printf1("Time: 2\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);       HAL_Delay(1000);printf1("Time: 1\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);     HAL_Delay(1000);printf1("进入睡眠模式!\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);   //进入睡眠模式// 挂起（暂停）系统时钟中断，这里是主要的减少功耗的地方HAL_SuspendTick();/* 进入睡眠模式， 等待任意中断唤醒 ，程序进入睡眠模式后就会在这里停住，往下的程序就不运行了，等待中断触发，就可以唤醒睡眠模式，然后继续运行往下的程序*/HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);/* 恢复系统时钟中断 */HAL_ResumeTick();printf1("退出睡眠模式!\r\n");}
}

编写外部中断函数

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){delay(10);  //延时消抖，不建议if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0)==1)printf1("STM32F103 EXTI test this key is S4\r\n"); //A0printf1("中断唤醒睡眠模式\r\n"); //A0}
}

5、下载验证：

程序编译无误后下载到板子上查看串口输出结果，以看到系统运行时LED2指示灯不断闪烁，5秒钟后进入睡眠模式，此时LDE2指示灯熄灭。当按下S4按键或复位按键时，睡眠模式被唤醒，系统继续运行，同时串口打印提示信息


                        

二、停机模式

1、停机模式简介


  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。当一个中断或唤醒事件导致退出停止模式时，会自动选用内部高速时钟（HSI RC振荡器）为系统时钟。

2、硬件设计

本实验用LED2指示灯提示系统正常运行，指示灯熄灭表示进入停机模式，S4按键用外部中断的方式来唤醒停机模式，并使用串口1打印相关调试信息。跟睡眠模式一致。

 3、STM32CubeMX设置

选择芯片STM32F103ZET6，建立工程，设置好工程名称及目录。

RCC设置外接HSE，时钟设置为72M。

设置串口1，并打开串口中断。

将PA0设置成外部中断模式，触发模式选择上升沿触发，GPIO Pull-up/Pull-down中选择Pull-up上拉，并命名为S4。使能外部中断，并将优先级都设置为2.

 输入工程名，选择工程路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码

4、程序编程

在main.c文件中添加以下程序

int main(void)
{//****省略 ****//while(1){printf1("Time: 5\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);     HAL_Delay(1000);printf1("Time: 4\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);       HAL_Delay(1000);printf1("Time: 3\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);     HAL_Delay(1000);printf1("Time: 2\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);       HAL_Delay(1000);printf1("Time: 1\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);     HAL_Delay(1000);printf1("进入停机模式!\r\n");// 暂停滴答时钟，防止通过滴答时钟中断唤醒HAL_SuspendTick();/* 进入停止模式，设置电压调节器为低功耗模式，等待中断唤醒 */HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON,PWR_STOPENTRY_WFI);//在此停止//唤醒后需要重新配置RCC时钟才能正常运行SYSCLKConfig_STOP();// 被唤醒后，恢复滴答时钟HAL_ResumeTick();printf1("退出停机模式!\r\n");}
}//重新配置RCC时钟函数
static void SYSCLKConfig_STOP(void)
{RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};uint32_t pFLatency = 0;/* 启用电源控制时钟 */__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();/* 根据内部 RCC 寄存器获取振荡器配置 */HAL_RCC_GetOscConfig(&RCC_OscInitStruct);/* 从停止模式唤醒后重新配置系统时钟: 启用 HSE 和 PLL */RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {while (1){;}}/* 根据内部 RCC 寄存器获取时钟配置 */HAL_RCC_GetClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, &pFLatency);/* 选择 PLL 作为系统时钟源, 并配置 HCLK、PCLK1 和 PCLK2 时钟分频系数 */RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, pFLatency) != HAL_OK) {while (1) {;}}
}

编写外部中断函数

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){delay(10);  //延时消抖，不建议if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0)==1)printf1("STM32F103 EXTI test this key is S4\r\n"); //A0printf1("中断唤醒睡眠模式\r\n"); //A0}
}

5、下载验证：

程序编译无误后下载到板子上查看串口输出结果，以看到系统运行时LED2指示灯不断闪烁，5秒钟后进入停止模式，此时LDE2指示灯熄灭。当按下S4按键或复位按键时，停止模式被唤醒，系统继续运行，同时串口打印提示信息

三、待机模式

        本文仅对STM32的最低功耗模式（即待机模式）来做介绍。待机模式可实现STM32的最低功耗，该模式实在CM3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/HSE振荡器也被断电，SRAM和寄存器内容丢失，仅备份的寄存器和待机电路维持供电 下图为STM32进入及退出待机模式的条件：

2、 硬件设计

本实验用LED2指示灯提示系统正常运行，指示灯熄灭表示进入待机模式，S4按键用来唤醒待机模式，并使用串口1打印相关调试信息

  • LED2指示灯
  • S4按键
  • USART1串口

3、STM32CubeMX设置

  • RCC设置外接HSE，时钟设置为72M
  • PE5(LED2)设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平
  • PA0(S4)设置为GPIO上拉输入模式,F103中指定PA0脚为唤醒引脚。
  • USART1选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位

  • 输入工程名，选择工程路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码 

4、程序编程

在main.c中添加一下程序

void Sys_Enter_Standby(void){__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();     //使能PWR时钟__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);      //清除Wake_UP标志HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);   //设置WAKEUP用于唤醒HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();     //进入待机模式
}int main(void)
{
///****省略*****///while (1){printf1("Time: 5\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);     HAL_Delay(1000);printf1("Time: 4\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);       HAL_Delay(1000);printf1("Time: 3\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);     HAL_Delay(1000);printf1("Time: 2\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);       HAL_Delay(1000);printf1("Time: 1\r\n");HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);     HAL_Delay(1000);printf1("Entered Standby Mode...Please press KEY_UP to wakeup system!\r\n");Sys_Enter_Standby();		///* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

 5、下载验证：

程序编译无误后下载到板子上查看串口输出结果，以看到系统运行时LED2指示灯不断闪烁，5秒钟后进入待机模式，此时LDE2指示灯熄灭。当按下S4按键或复位按键时，待机模式被唤醒，系统重新运行，同时串口打印提示信息

总结

1.1 睡眠模式
        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 核心的外设全都还照常运行。有两种方式进入睡眠模式，它的进入方式决定了从睡眠唤醒的方式，分别是 WFI(wait for interrupt) 和 WFE(wait for event)，即由等待“中断”唤醒和由“事件”唤醒。

特性和说明：

  • 立即睡眠： 在执行 WFI 或 WFE 指令时立即进入睡眠模式。
  • 退出时睡眠： 在退出优先级最低的中断服务程序后才进入睡眠模式。
  • 进入方式： 内核寄存器的 SLEEPDEEP=0 ，然后调用 WFI 或 WFE 指令即可进入睡眠模式；SLEEPONEXIT=1 时，进入“退出时睡眠”模式。
  • 唤醒方式： 如果是使用 WFI 指令睡眠的，则可使用任意中断唤醒；如果是使用 WFE 指令睡眠的，则由事件唤醒。
  • 睡眠时： 关闭内核时钟，内核停止，而外设正常运行，在软件上表现为不再执行新的代码。这个状态会保留睡眠前的内核寄存器、内存的数据。
  • 唤醒延迟： 无延迟。
  • 唤醒后： 若由中断唤醒，先进入中断，退出中断服务程序后，接着执行 WFI 指令后的程序；若由事件唤醒，直接接着执行 WFE 后的程序。

1.2 停止模式
        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 区域的部分电源没有关闭，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。停止模式可以由任意一个外部中断(EXTI)唤醒，在停止模式中可以选择电压调节器为开模式或低功耗模式。

特性和说明：

  • 调压器低功耗模式： 在停止模式下调压器可工作在正常模式或低功耗模式，可进一步降低功耗。
  • 进入方式： 内核寄存器的 SLEEPDEEP=1，PWR_CR 寄存器中的 PDDS=0，然后调用 WFI 或 WFE 指令即可进入停止模式；PWR_CR 寄存器的 LPDS=0 时，调压器工作在正常模式，LPDS=1 时工作在低功耗模式。
  • 唤醒方式： 如果是使用 WFI 指令睡眠的，可使用任意 EXTI 线的中断唤醒；如果是使用 WFE 指令睡眠的，可使用任意配置为事件模式的 EXTI 线事件唤醒。
  • 停止时： 内核停止，片上外设也停止。这个状态会保留停止前的内核寄存器、内存的数据。
  • 唤醒延迟： 基础延迟为 HSI 振荡器的启动时间，若调压器工作在低功耗模式，还需要加上调压器从低功耗切换至正常模式下的时间。
  • 唤醒后： 若由中断唤醒，先进入中断，退出中断服务程序后，接着执行 WFI 指令后的程序；若由事件唤醒，直接接着执行 WFE 后的程序。唤醒后，STM32 会使用 HSI 作为系统时钟。

1.3 待机模式
        待机模式，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。它有四种唤醒方式，分别是 WKUP(PA0)引脚的上升沿，RTC 闹钟事件，NRST 引脚的复位和 IWDG(独立看门狗)复位。

特性和说明：

  • 进入方式： 内核寄存器的 SLEEPDEEP=1，PWR_CR 寄存器中的 PDDS=1，PWR_CR 寄存器中的唤醒状态位 WUF=0，然后调用 WFI 或 WFE 指令即可进入待机模式。
  • 唤醒方式： 通过 WKUP 引脚的上升沿，RTC 闹钟、唤醒、入侵、时间戳事件或 NRST 引脚外部复位及 IWDG 复位唤醒。
  • 待机时： 内核停止，片上外设也停止；内核寄存器、内存的数据会丢失；除复位引脚、RTC_AF1 引脚及 WKUP 引脚，其它 I/O 口均工作在高阻态。
  • 唤醒延迟： 芯片复位的时间。
  • 唤醒后： 相当于芯片复位，在程序表现为从头开始执行代码。

WFI与WFE命令

我们了解到进入各种低功耗模式时都需要调用 WFI 或 WFE 命令，它们实质上都是内核指令，在库文件 core_cm3.h 中把这些指令封装成了函数。

/** brief 等待中断等待中断 是一个暂停执行指令暂停至任意中断产生后被唤醒
*/
#define __WFI        __wfi /** brief 等待事件等待事件 是一个暂停执行指令暂停至任意事件产生后被唤醒
*/
#define __WFE        __wfe

对于这两个指令，我们应用时一般只需要知道，调用它们都能进入低功耗模式，需要使用函数的格式“__WFI();”和“__WFE();”来调用(因为__wfi 及__wfe 是编译器内置的函数，函数内部调用了相应的汇编指令)。

其中 WFI 指令决定了它需要用中断唤醒，而 WFE 则决定了它可用事件来唤醒。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.hqwc.cn/news/513971.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系编程知识网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

【笔记】ArkTS 语言（OpenHarmony系统）

【笔记】ArkTS 语言（OpenHarmony系统）

一、官方简介和文档 介绍：aArkTS 语言 | 华为开发者联盟 (huawei.com) 学习指南（文档）：初识ArkTS语言-学习ArkTS语言-入门 | 华为开发者联盟 (huawei.com) 二、ArkTS语言知识 （一）编程语言介绍 Mozilla创…
阅读更多...
jmeter 弹性压测数据库

jmeter 弹性压测数据库

当前版本： jmeter 5.6.3mysql 5.7.39 简介 JMeter 通过 Open Model Thread Group 来实现弹性模拟负载测试，它是5.4.1 版本中引入的一个实验性线程组。例如设置多个线程模式，再根据这些线程模式调整不同的并发数、暂停时间。由于Open Model T…
阅读更多...
【Linux】Linux C编程

【Linux】Linux C编程

gcc编译器 gcc [options] [filenames] 其中，options是编译器所需要的选项参数，filenames是文件名。 gcc编译过程 C语言编译过程一般可以分为预处理、编译、汇编、链接四个步骤。 1.预处理阶段 预处理阶段主要处理宏定义和include，并进行语…
阅读更多...
Luajit 2023移动版本编译 v2.1.ROLLING

Luajit 2023移动版本编译 v2.1.ROLLING

文章顶部有编好的 2.1.ROLLING 2023/08/21版本源码 Android 64 和 iOS 64 luajit 目前最新的源码tag版本为 v2.1.ROLLING on Aug 21, 2023应该是修正了很多bug, 我是出现下面问题才编的. cocos2dx-lua 游戏 黑屏 并报错: [LUA ERROR] bad light userdata pointer 编…
阅读更多...
flutter旋转动画，算法题+JVM+自定义View

flutter旋转动画，算法题+JVM+自定义View

在很多的博客或者书上，说有三种，除了上述的两种以外，还有一种是实现Callable接口。但是这种并不是，因为，我们检查JDK中Thread的源码，看它的注释： There are two ways to create a new thread o…
阅读更多...
#QT（TCP网络编程-服务端）

#QT（TCP网络编程-服务端）

1.IDE：QTCreator 2.实验：编写一个tcp服务端 QTcpsever QTcpsocket 3.记录： (1)先搭建界面 （2）服务端代码 a. pro QT core gui networkgreaterThan(QT_MAJOR_VERSION, 4): QT widgetsCONFIG c1…
阅读更多...
Docker的安装跟基础使用一篇文章包会

Docker的安装跟基础使用一篇文章包会

目录 国内源安装新版本 1、清理环境 2、配置docker yum源 3、安装启动 4、启动Docker服务 5、修改docker数据存放位置 6、配置加速器 现在我们已经完成了docker的安装和初始配置。以下为基本测试使用 自带源安装的版本太低 docker官方源安装的话速度太慢了 所以本篇文…
阅读更多...
CSS浮动实战，经典好文

CSS浮动实战，经典好文

零基础学web前端开发要怎么去学? 首先要学习的就是基础知识：html、css和JavaScript。HTML是内容，CSS是表现，JavaScript是行为。前端开发的门槛其实非常低，与服务器端语言先慢后快的学习曲线相比，前端开发的学习曲线是…
阅读更多...
1909_Arm Cortex-M3编程模型

1909_Arm Cortex-M3编程模型

1909_Arm Cortex-M3编程模型 全部学习汇总： g_arm_cores: ARM内核的学习笔记 (gitee.com) 编程模型的部分除了单独的核心寄存器描述之外，它还包含有关处理器模式和软件执行和堆栈的特权级别的信息。 处理器有两种模式，分别是线程模式和Handle…
阅读更多...
运维知识点-hibernate引擎-HQL

运维知识点-hibernate引擎-HQL

HQL有两个主要含义，分别是： HQL（Hibernate Query Language）是Hibernate查询语言的缩写，它是一种面向对象的查询语言，类似于SQL，但不是去对表和列进行操作，而是面向对象和它们的属性…
阅读更多...
动态规划（算法竞赛、蓝桥杯）--状态压缩DP蒙德里安的梦想

动态规划（算法竞赛、蓝桥杯）--状态压缩DP蒙德里安的梦想

1、B站视频链接&#xff1a;E31 状态压缩DP 蒙德里安的梦想_哔哩哔哩_bilibili #include <bits/stdc.h> using namespace std; const int N12,M1<<N; bool st[N];//st[i]存储合并列的状态i是否合法 long long f[N][M];//f[i][j]表示摆放第i列&#xff0c;状态为…
阅读更多...
R语言的数据类型与数据结构：向量、列表、矩阵、数据框及操作方法

R语言的数据类型与数据结构：向量、列表、矩阵、数据框及操作方法

R语言的数据类型与数据结构&#xff1a;向量、列表、矩阵、数据框及操作方法 介绍向量列表矩阵数据框 介绍 R语言拥有丰富的数据类型和数据结构&#xff0c;以满足各类数据处理和分析的需求。本文将分享R语言中的数据类型&#xff0c;包括向量、列表、矩阵、数据框等&#xff…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023