【STM32】基于HAL库建立自己的低功耗模式配置库（STM32L4系列低功耗所有配置汇总）
文章目录
- 低功耗模式（此章节可直接跳过）
- 低功耗模式简介
- 睡眠模式
- 停止模式
- 待机模式
- 建立自己的低功耗模式配置库
- 通过结构体的方式来进行传参
- RTC配置
- UART配置
- 通过回调函数来配置时钟
- 通过虚假的回调来初始化低功耗外设
- 初始化函数
- 代码整合
- 调用方式
- 附录：Cortex-M架构的SysTick系统定时器精准延时和MCU位带操作
- SysTick系统定时器精准延时
- 延时函数
- 阻塞延时
- 非阻塞延时
- 位带操作
- 位带代码
- 位带宏定义
- 总线函数
- 一、位带操作理论及实践
- 二、如何判断MCU的外设是否支持位带
此文章是讨论将先前所有的低功耗配置功能整合起来的一个库（适用于STM32L4系列）
目前除了普通唤醒方式外 加入了UART唤醒和RTC唤醒配置
如果后续有更多唤醒加入（如I2C等 将直接在后续的文章中进行讨论）
本文所建的库将不再更新其他唤醒方式 但会对某些BUG进行修复
相关函数调用和配置 可以从我之前的文章里找到
gitee库
低功耗模式（此章节可直接跳过）
【STM32笔记】低功耗模式配置及避坑汇总
低功耗模式简介
系统提供了多个低功耗模式，可在 CPU 不需要运行时（例如等待外部事件时）节省功耗。由用户根据应用选择具体的低功耗模式，以在低功耗、短启动时间和可用唤醒源之间寻求最佳平衡。
睡眠模式、停止模式及待机模式中，若备份域电源正常供电，备份域内的 RTC 都可以正常运行，备份域内的寄存器的数据会被保存，不受功耗模式影响。
从表中可以看到，这三种低功耗模式层层递进，运行的时钟或芯片功能越来越少，因而功耗越来越低。
| 模式 | 说明 | 进入方式 | 唤醒 | 对1.8V区域时钟的影响 | 对VDD区域时钟的影响 | 调压器 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 睡眠模式 | 内核停止，所有外设包括M3核心的外设，如NVIC、系统时钟(SysTick)等仍在运行 | WFI、WFE命令（HAL库直接调用） | 任意中断/事件 | 内核时钟关，对其他时钟和ADC时钟无影响 | 无 | 开 |
| – | – | – | – | – | – | |
| 停止模式 | 所有的时钟都已停止 | 配置PWR_CR寄存器的PDDS+LPDS位+SLEEPDEEP位+WFI或WFE命令 | 任意外部中断EXTI(在外部中断寄存器中设置) | 关闭所有1.8V区域的时钟 | HSI和HSE的振荡器关闭 | 开启或处于低功耗模式(依据电源控制寄存器的设定) |
| – | – | – | – | – | – | |
| 待机模式 | 1.8V电源关闭 | 配置PWR_CR寄存器的PDDS+SLEEPDEEP位+WFI或WFE命令 | WKUP、引脚的RTC闹钟事件、NRST引脚上的外部复位、IWDG复位 | 关闭所有1.8V区域的时钟 | HSI和HSE的振荡器关闭 | 关 |
| – | – | – | – | – | – |
L4及L4+的通用模式状态表可见手册
【STM32笔记】低功耗模式下的RTC唤醒（非闹钟唤醒，而是采用RTC_WAKEUPTIMER）
【STM32笔记】低功耗模式下GPIO省电配置避坑实验（闲置引脚配置为模拟输入其实更耗电）
【STM32笔记】低功耗模式下GPIO、外设省电配置避坑
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。
唤醒后即可开始行动 继续程序 无需配置任何寄存器
睡眠模式和低功耗睡眠模式是两个模式 由PWR_MAINREGULATOR_ON和PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON两个变量确定
要进入低功耗睡眠模式 首先得进入低功耗运行模式
HAL_PWREx_EableLowPowerRunMode()
且工作频率降低到2MHz以下
唤醒时 睡眠模式直接唤醒
而低功耗睡眠模式唤醒后 会进入到低功耗运行模式 若想正常工作 需用HAL_PWREx_DisableLowPowerRunMode()退出
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。
只能由外部中断唤醒 唤醒后需要重新使能时钟（SystemClock_Config();）
建议将一条外部中断线专门作为唤醒中断，执行中断后进入回调进行时钟使能
停止模式0和1由PWR_MAINREGULATOR_ON和PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON两个变量确定
停止模式0和1可以被串口 I2C等设备唤醒（具体看手册）
停止模式2则在pwr_ex.c中进入
停止模式2 只能被特定器件（如LPUART等在内部与EXTI有链接的器件）唤醒
详情见后续关于STOP模式串口唤醒的文章
【STM32笔记】HAL库低功耗STOP停止模式的串口唤醒（解决串口唤醒和回调无法一起使用的问题）
待机模式
翻译成shutdown更为合适
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 ，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。
建立自己的低功耗模式配置库
首先 在先前的文章中 我们通过Enter_Low_PWR来进入低功耗模式
同时 在进入低功耗之前 需要调用唤醒配置函数 退出低功耗后 也要初始化时钟等等
而建立的这个库 就是把所有配置整合到一起 从而使其能直接用一个通用函数代替
文中用于传参的配置结构体是一个全局变量
另外用到了结构体嵌套 回调函数等等 该写法也是TI的SDK常用写法
通过结构体的方式来进行传参
最主要的就是mode_flag参数
该参数决定了四种低功耗模式
其中 停止模式默认是停止1
typedef struct
{
uint8_t mode_flag; // 0/大于4 不进入任何模式，1 进入睡眠，2 进入停止1，3 进入待机，4 关机
LOW_POWER_SLEEPEntry_Cfg SLEEPEntry_Cfg; //进入睡眠模式的方式
LOW_POWER_STOPEntry_Cfg STOPEntry_Cfg; //进入停止模式的方式
LOW_POWER_WakeUpPin_Cfg WakeUpPin_Cfg ; //待机模式的唤醒引脚配置
LOW_POWER_RTC_Cfg RTC_Cfg; //RTC唤醒配置
LOW_POWER_Device_Cfg Device_Cfg;
SystemClock_Config_Callback SystemClock_Config_Fxn; // 用于传入退出相关低功耗模式后 需要进行配置的系统时钟配置函数
}LOW_POWER_Entry_Cfg;
次级结构体包括进入低功耗的方式 待机模式唤醒引脚配置以及外设唤醒模式和唤醒后的时钟配置回调.
其中 外设唤醒分为外设和RTC
之所以要把RTC单独列出来 是因为RTC有且仅有一个
而其他外设唤醒 可能会有UART 也能有I2C SPI等等
所以我建立的这些函数都是__weak声明 可以结合不同的工程来覆写
typedef void (*SystemClock_Config_Callback)(void);
typedef struct
{
uint8_t SLEEPEntry; //SLEEPEntry: 一般是 PWR_SLEEPENTRY_WFI 等待中断 也可以是 PWR_SLEEPENTRY_WFE
}LOW_POWER_SLEEPEntry_Cfg;
typedef struct
{
uint8_t STOPEntry; //STOPEntry: 一般是 PWR_STOPENTRY_WFI 等待中断 也可以是 PWR_STOPENTRY_WFE
}LOW_POWER_STOPEntry_Cfg;
typedef struct
{
uint32_t WakeUpPinPolarity; //WakeUpPinPolarity: 待机模式下WKUP唤醒引脚极性配置，其他模式无用 有的只能配置一个引脚 所以要看数据手册
/*
* PWR_WAKEUP_PIN1_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN1_LOW
* PWR_WAKEUP_PIN2_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN2_LOW
* PWR_WAKEUP_PIN3_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN3_LOW
* PWR_WAKEUP_PIN4_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN4_LOW
* PWR_WAKEUP_PIN5_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN5_LOW
*/
}LOW_POWER_WakeUpPin_Cfg;
typedef struct
{
bool EnableNotDisable;
RTC_HandleTypeDef *rtc_handle;
uint32_t counter; //RTC计数值 由于进入低功耗模式会有约10ms消抖 所以建议减去这段时间
uint32_t clock; //RTC时钟源 一般是 RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16
}LOW_POWER_RTC_Cfg;
typedef struct
{
bool EnableNotDisable;
UART_HandleTypeDef *uart_handle;
UART_WakeUpTypeDef UART_WakeUpStruct; //UART唤醒的结构体配置 UART_WakeUpStruct.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY 就是接收数据不为空时唤醒
}LOW_POWER_UART_Cfg;
typedef struct
{
LOW_POWER_UART_Cfg UART_Cfg[5]; //串口唤醒配置 有五个串口 所以最大buf长度为5
}LOW_POWER_Device_Cfg;
typedef struct
{
uint8_t mode_flag; // 0/大于4 不进入任何模式，1 进入睡眠，2 进入停止1，3 进入待机，4 关机
LOW_POWER_SLEEPEntry_Cfg SLEEPEntry_Cfg; //进入睡眠模式的方式
LOW_POWER_STOPEntry_Cfg STOPEntry_Cfg; //进入停止模式的方式
LOW_POWER_WakeUpPin_Cfg WakeUpPin_Cfg ; //待机模式的唤醒引脚配置
LOW_POWER_RTC_Cfg RTC_Cfg; //RTC唤醒配置
LOW_POWER_Device_Cfg Device_Cfg;
SystemClock_Config_Callback SystemClock_Config_Fxn; // 用于传入退出相关低功耗模式后 需要进行配置的系统时钟配置函数
}LOW_POWER_Entry_Cfg;
/*!
* @brief 进入低功耗模式
*
* @return None
*/
__weak void Enter_Low_PWR(void)
{
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
switch(LP_Entry_Cfg.mode_flag)
{
case 0:
{
printf("[INFO] 不进入低功耗模式\n");
break;
}
case 1:
{
printf("[INFO] 进入睡眠模式\n");
delay_ms(10); //消抖
PWR_Device_Init(false);
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
Ctrl_RTC_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg,LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.EnableNotDisable);
HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON,LP_Entry_Cfg.SLEEPEntry_Cfg.SLEEPEntry);
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
Ctrl_RTC_WakeUp(NULL,false);
PWR_Device_Init(true);
break;
}
case 2:
{
printf("[INFO] 进入停止模式\n");
delay_ms(10); //消抖
PWR_Device_Init(false);
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
Ctrl_Stop_Mode_WakeUp_Device(true);
Ctrl_RTC_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg,LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.EnableNotDisable);
HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON,LP_Entry_Cfg.STOPEntry_Cfg.STOPEntry);
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
LP_Entry_Cfg.SystemClock_Config_Fxn();
Ctrl_Stop_Mode_WakeUp_Device(false);
Ctrl_RTC_WakeUp(NULL,false);
PWR_Device_Init(true);
break;
}
case 3:
{
printf("[INFO] 三秒后进入待机模式\n");
delay_ms(3000);
printf("[INFO] 进入待机模式\n");
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(LP_Entry_Cfg.WakeUpPin_Cfg.WakeUpPinPolarity);
delay_ms(10); //消抖
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
Ctrl_RTC_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg,LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.EnableNotDisable);
HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
break;
}
case 4:
{
printf("[INFO] 三秒后进入关机模式\n");
delay_ms(3000);
printf("[INFO] 进入关机模式\n");
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(LP_Entry_Cfg.WakeUpPin_Cfg.WakeUpPinPolarity);
delay_ms(10); //消抖
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
Ctrl_RTC_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg,LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.EnableNotDisable);
HAL_PWREx_EnterSHUTDOWNMode();
break;
}
default:
{
printf("[INFO] 不进入低功耗模式\n");
break;
}
}
}
RTC配置
typedef struct
{
bool EnableNotDisable;
RTC_HandleTypeDef *rtc_handle;
uint32_t counter; //RTC计数值 由于进入低功耗模式会有约10ms消抖 所以建议减去这段时间
uint32_t clock; //RTC时钟源 一般是 RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16
}LOW_POWER_RTC_Cfg;
这里的时钟源和计数值就是HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT中的传参
/*!
* @brief 配置RTC在低功耗模式下的唤醒
*
* @param [in] RTC_Cfg: RTC配置
*
* @return None
*/
__weak void Ctrl_RTC_WakeUp(LOW_POWER_RTC_Cfg *RTC_Cfg,bool EnableNotDisable)
{
if(EnableNotDisable)
{
HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(RTC_Cfg->rtc_handle,RTC_Cfg->counter,RTC_Cfg->clock);
}
else
{
__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_EXTI_DISABLE_IT();
}
}
【STM32笔记】低功耗模式下的RTC唤醒（非闹钟唤醒，而是采用RTC_WAKEUPTIMER）
UART配置
【STM32笔记】HAL库低功耗STOP停止模式的串口唤醒（解决串口唤醒和回调无法一起使用的问题）
typedef struct
{
bool EnableNotDisable;
UART_HandleTypeDef *uart_handle;
UART_WakeUpTypeDef UART_WakeUpStruct; //UART唤醒的结构体配置 UART_WakeUpStruct.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY 就是接收数据不为空时唤醒
}LOW_POWER_UART_Cfg;
UART_WakeUpStruct结构体中 一般把WakeUpEvent=UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY 表示接收数据不为空时唤醒
串口最多有五个 所以在结构体中定义的是一个长度为5的数组 然后在配置函数中做判断 为NULL就跳过
/*!
* @brief 配置串口在停止模式下的唤醒
*
* @param [in] UART_Cfg: UART配置
*
* @return None
*/
__weak uint8_t Ctrl_UART_StopMode_WakeUp(LOW_POWER_UART_Cfg *UART_Cfg,bool EnableNotDisable)
{
if (!UART_Cfg->uart_handle)
{
return 0;
}
if(EnableNotDisable)
{
__HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI); //保留唤醒用的HSI线 串口初始化时钟也必须要配置为HSI
HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UART_Cfg->uart_handle,UART_Cfg->UART_WakeUpStruct);
__HAL_UART_ENABLE_IT(UART_Cfg->uart_handle,UART_IT_WUF); //开启唤醒中断
HAL_UARTEx_EnableStopMode(UART_Cfg->uart_handle); //开启模式
}
else
{
__HAL_UART_DISABLE_IT(UART_Cfg->uart_handle,UART_IT_WUF); //关闭唤醒中断
HAL_UARTEx_DisableStopMode(UART_Cfg->uart_handle); //关闭模式
}
return 1;
}
通过回调函数来配置时钟
typedef void (*SystemClock_Config_Callback)(void);
声明了一个函数指针类型
在调用时需要传入函数指针 一般是系统时钟配置
也就是SystemClock_Config
通过虚假的回调来初始化低功耗外设
在低功耗进入前和退出以后 都可以通过把已经打开的外设关掉来降低功耗
关闭：
PWR_Device_Init(false);
打开：
PWR_Device_Init(true);
同时 在此函数中 也包含GPIO的配置
这两个函数用的虚假回调方式来编写
在调用时 需要自己补全代码
【STM32笔记】低功耗模式下GPIO省电配置避坑实验（闲置引脚配置为模拟输入其实更耗电）
【STM32笔记】低功耗模式下GPIO、外设省电配置避坑
初始化函数
这里传参是系统时钟配置函数 当然 你也可以自己写一个 然后就是各个变量的赋值 这里对几个常用变量进行了赋值
void Init_Enter_Low_PWR(SystemClock_Config_Callback SystemClock_Config_Fxn)
{
uint8_t i=0;
memset(&LP_Entry_Cfg,0,sizeof(LP_Entry_Cfg));
LP_Entry_Cfg.SystemClock_Config_Fxn=SystemClock_Config_Fxn;
LP_Entry_Cfg.SLEEPEntry_Cfg.SLEEPEntry=PWR_SLEEPENTRY_WFI;
LP_Entry_Cfg.STOPEntry_Cfg.STOPEntry=PWR_STOPENTRY_WFI;
LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.counter=RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16;
for(i=0;i<sizeof(LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg)/sizeof(LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg[0]);i++)
{
LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg[i].UART_WakeUpStruct.WakeUpEvent=UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY;
}
}
代码整合
#ifndef __LOW_POWER_H__
#define __LOW_POWER_H__
#include "stm32l4xx_hal.h"
#include "DELAY.h"
#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
typedef void (*SystemClock_Config_Callback)(void);
typedef struct
{
uint8_t SLEEPEntry; //SLEEPEntry: 一般是 PWR_SLEEPENTRY_WFI 等待中断 也可以是 PWR_SLEEPENTRY_WFE
}LOW_POWER_SLEEPEntry_Cfg;
typedef struct
{
uint8_t STOPEntry; //STOPEntry: 一般是 PWR_STOPENTRY_WFI 等待中断 也可以是 PWR_STOPENTRY_WFE
}LOW_POWER_STOPEntry_Cfg;
typedef struct
{
uint32_t WakeUpPinPolarity; //WakeUpPinPolarity: 待机模式下WKUP唤醒引脚极性配置，其他模式无用 有的只能配置一个引脚 所以要看数据手册
/*
* PWR_WAKEUP_PIN1_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN1_LOW
* PWR_WAKEUP_PIN2_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN2_LOW
* PWR_WAKEUP_PIN3_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN3_LOW
* PWR_WAKEUP_PIN4_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN4_LOW
* PWR_WAKEUP_PIN5_HIGH or PWR_WAKEUP_PIN5_LOW
*/
}LOW_POWER_WakeUpPin_Cfg;
typedef struct
{
bool EnableNotDisable;
RTC_HandleTypeDef *rtc_handle;
uint32_t counter; //RTC计数值 由于进入低功耗模式会有约10ms消抖 所以建议减去这段时间
uint32_t clock; //RTC时钟源 一般是 RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16
}LOW_POWER_RTC_Cfg;
typedef struct
{
bool EnableNotDisable;
UART_HandleTypeDef *uart_handle;
UART_WakeUpTypeDef UART_WakeUpStruct; //UART唤醒的结构体配置 UART_WakeUpStruct.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY 就是接收数据不为空时唤醒
}LOW_POWER_UART_Cfg;
typedef struct
{
LOW_POWER_UART_Cfg UART_Cfg[5]; //串口唤醒配置 有五个串口 所以最大buf长度为5
}LOW_POWER_Device_Cfg;
typedef struct
{
uint8_t mode_flag; // 0/大于4 不进入任何模式，1 进入睡眠，2 进入停止1，3 进入待机，4 关机
LOW_POWER_SLEEPEntry_Cfg SLEEPEntry_Cfg; //进入睡眠模式的方式
LOW_POWER_STOPEntry_Cfg STOPEntry_Cfg; //进入停止模式的方式
LOW_POWER_WakeUpPin_Cfg WakeUpPin_Cfg ; //待机模式的唤醒引脚配置
LOW_POWER_RTC_Cfg RTC_Cfg; //RTC唤醒配置
LOW_POWER_Device_Cfg Device_Cfg;
SystemClock_Config_Callback SystemClock_Config_Fxn; // 用于传入退出相关低功耗模式后 需要进行配置的系统时钟配置函数
}LOW_POWER_Entry_Cfg;
extern LOW_POWER_Entry_Cfg LP_Entry_Cfg;
void GPIO_Reset_Init(bool EnableNotDisable);
void PWR_Device_Init(bool EnableNotDisable);
uint8_t Ctrl_UART_StopMode_WakeUp(LOW_POWER_UART_Cfg *UART_Cfg,bool EnableNotDisable);
void Ctrl_RTC_WakeUp(LOW_POWER_RTC_Cfg *RTC_Cfg,bool EnableNotDisable);
void Ctrl_Stop_Mode_WakeUp_Device(bool EnableNotDisable);
void Enter_Low_PWR(void);
void Init_Enter_Low_PWR(SystemClock_Config_Callback SystemClock_Config_Fxn);
#endif
#include "stm32l4xx_hal.h"
#include "LOW_POWER.h"
LOW_POWER_Entry_Cfg LP_Entry_Cfg={0};
/*!
* @brief 重置GPIO（都会进行），或再将除外部高低速晶振复用、SWCLK、SWDIO复用的所有GPIO配置为模拟输入（false）
* 注意：用于串口唤醒等的引脚，不可配置为模拟输入，也不可关闭
* 在进行GPIO初始化前，先将GPIO_DeInit，但是不做也不影响，不过还是建议跑一下
* 以优先级顺序来看：
* 如果这一组GPIO都没用到过 那么直接不开启时钟就最省电
* 如果这一组GPIO有引脚用过了 时钟不能关 那么就将用过的引脚配置为模拟输入
* 切记！！！：
* 不要将没用过的引脚配置为模拟输入 耗电量其实会稍微增加一点！
* 不要将没用过的GPIO时钟打开以后再配置为模拟输入 耗电量会增加很多 就算配置后再关时钟也没用！
* 尽量不要勾选CubeMX中的配置闲置引脚为模拟输入的选项 没用到的时钟还开启了会增加很多耗电
* 低功耗模式配置：
* 在进入STOP模式时 GPIO会保留原本的状态 所以把开启后不需要再保留的GPIO配置为模拟输入确实省电 时钟的话不用的肯定关 其他的反正都会关（除了保留的时钟）
* 在进入SLEEP模式时 时钟并不会关闭 所以时钟应手动关闭 且将开启后的GPIO配置为模拟输入
* 待机模式和关机模式就更不用在意GPIO口耗电了
* https://blog.csdn.net/weixin_53403301/article/details/129055530
*
* @param [in] EnableNotDisable: 使所有GPIO变成模拟输入或不进行模拟配置
*
* @return None
*/
__weak void GPIO_Reset_Init(bool EnableNotDisable)
{
// HAL_GPIO_DeInit(GPIOA,GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3); //用于串口唤醒的引脚 不可变动
/*
HAL_GPIO_DeInit(GPIOA,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1
|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7
|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11
|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_15);
HAL_GPIO_DeInit(GPIOB,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_10
|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14
|GPIO_PIN_15|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5
|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9);
HAL_GPIO_DeInit(GPIOC,GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2
|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6
|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10
|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12);
HAL_GPIO_DeInit(GPIOD,GPIO_PIN_2);
HAL_GPIO_DeInit(GPIOH,GPIO_PIN_3);
*/
if(EnableNotDisable)
{
/*
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
*/
/* GPIO Ports Clock Enable */
/*
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
*/
/*Configure GPIO pins : PC13 PC0 PC1 PC2
PC3 PC4 PC5 PC6
PC7 PC8 PC9 PC10
PC11 PC12 */
/*
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2
|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6
|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10
|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
*/
/*Configure GPIO pins : PA0 PA1 PA2 PA3
PA4 PA5 PA6 PA7
PA8 PA9 PA10 PA11
PA12 PA15 */
/*
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1
|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7
|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11
|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_15;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
*/
// //用于串口唤醒的 不可变动
// GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
// GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
// GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
// HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
/*Configure GPIO pins : PB0 PB1 PB2 PB10
PB11 PB12 PB13 PB14
PB15 PB3 PB4 PB5
PB6 PB7 PB8 PB9 */
/*
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_10
|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14
|GPIO_PIN_15|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5
|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
*/
/*Configure GPIO pin : PD2 */
/*
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
*/
/*Configure GPIO pin : PH3 */
/*
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStruct);
*/
}
}
/*!
* @brief 所有外设初始化配置，根据使用需求来写
*
* @param [in] EnableNotDisable: 使能或者关闭
* true: 进行初始化外设（不包含时钟初始化）
* false: 或者关闭所有外设，所有GPIO配置为无上拉下拉且模拟输入，仅保留系统时钟和系统所需的GPIO口复用
* 该函数在进入低功耗前调用（false）
* 建议在进入该函数前（false）先配置用于唤醒的外设 如指定UART或RTC作为唤醒使用 然后再调用该函数 且不能关闭有唤醒功能的外设
* 若用于唤醒后的初始化，则建议先初始化时钟，再执行该函数的初始化（true）
* 在休眠期间使用的外设，不要关闭，也不要关闭GPIO等；相反，外设和GPIO等建议同时关闭（避免出现bug，并且也省电）
* 未关闭，但唤醒时重复初始化外设并不受影响
* 若未关闭的外设在运行中改变了初始化值，则建议不在唤醒时运行该初始化（前提是外设的GPIO等也没有作改动）
* 若需要在初始化后更改初始化值，则建议要么不进行初始化且不关闭（也包括GPIO等），或重新设置新值
*
* @return None
*/
__weak void PWR_Device_Init(bool EnableNotDisable)
{
if(EnableNotDisable)
{
//这里是系统最初的初始化值
GPIO_Reset_Init(false); //重置GPIO
/*
MX_GPIO_Init();
MX_USART2_UART_Init();
MX_UART4_Init();
MX_ADC1_Init();
MX_ADC2_Init();
MX_TIM6_Init();
MX_RTC_Init();
MX_ADC3_Init();
*/
//这里放初始化后还要更改的配置，若要重新初始化，建议先运行外设DeInit
// HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);
// HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_SET);
}
else
{
/*
// HAL_ADC_DeInit(&hadc1);
// HAL_ADC_DeInit(&hadc2);
// HAL_ADC_DeInit(&hadc3);
// HAL_UART_DeInit(&huart2); //唤醒用的串口 最好不要关闭：若不用于唤醒 则可以关闭 GPIO等同步关闭；若用于唤醒 则不能关闭 GPIO等也不能关闭
// HAL_UART_DeInit(&huart4);
// HAL_TIM_Base_DeInit(&htim6);
// HAL_RTC_DeInit(&hrtc); //唤醒用的RTC 最好不要关闭
*/
GPIO_Reset_Init(true); //GPIO配置为复用
}
}
/*!
* @brief 配置串口在停止模式下的唤醒
*
* @param [in] UART_Cfg: UART配置
*
* @return None
*/
__weak uint8_t Ctrl_UART_StopMode_WakeUp(LOW_POWER_UART_Cfg *UART_Cfg,bool EnableNotDisable)
{
if (!UART_Cfg->uart_handle)
{
return 0;
}
if(EnableNotDisable)
{
__HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI); //保留唤醒用的HSI线 串口初始化时钟也必须要配置为HSI
HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UART_Cfg->uart_handle,UART_Cfg->UART_WakeUpStruct);
__HAL_UART_ENABLE_IT(UART_Cfg->uart_handle,UART_IT_WUF); //开启唤醒中断
HAL_UARTEx_EnableStopMode(UART_Cfg->uart_handle); //开启模式
}
else
{
__HAL_UART_DISABLE_IT(UART_Cfg->uart_handle,UART_IT_WUF); //关闭唤醒中断
HAL_UARTEx_DisableStopMode(UART_Cfg->uart_handle); //关闭模式
}
return 1;
}
/*!
* @brief 配置停止模式下的外设唤醒函数 true为开启 false为关闭 （不包含RTC唤醒）
*
* @return None
*/
__weak void Ctrl_Stop_Mode_WakeUp_Device(bool EnableNotDisable)
{
uint8_t i=0;
if(EnableNotDisable)
{
for(i=0;i<sizeof(LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg)/sizeof(LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg[0]);i++)
{
if(!Ctrl_UART_StopMode_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg[i],LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg[i].EnableNotDisable))
{
break;
}
}
}
else
{
for(i=0;i<sizeof(LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg)/sizeof(LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg[0]);i++)
{
if(!Ctrl_UART_StopMode_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg[i],false))
{
break;
}
}
}
}
/*!
* @brief 配置RTC在低功耗模式下的唤醒
*
* @param [in] RTC_Cfg: RTC配置
*
* @return None
*/
__weak void Ctrl_RTC_WakeUp(LOW_POWER_RTC_Cfg *RTC_Cfg,bool EnableNotDisable)
{
if(EnableNotDisable)
{
HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(RTC_Cfg->rtc_handle,RTC_Cfg->counter,RTC_Cfg->clock);
}
else
{
__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_EXTI_DISABLE_IT();
}
}
/*!
* @brief 进入低功耗模式
*
* @return None
*/
__weak void Enter_Low_PWR(void)
{
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
switch(LP_Entry_Cfg.mode_flag)
{
case 0:
{
printf("[INFO] 不进入低功耗模式\n");
break;
}
case 1:
{
printf("[INFO] 进入睡眠模式\n");
delay_ms(10); //消抖
PWR_Device_Init(false);
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
Ctrl_RTC_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg,LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.EnableNotDisable);
HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON,LP_Entry_Cfg.SLEEPEntry_Cfg.SLEEPEntry);
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
Ctrl_RTC_WakeUp(NULL,false);
PWR_Device_Init(true);
break;
}
case 2:
{
printf("[INFO] 进入停止模式\n");
delay_ms(10); //消抖
PWR_Device_Init(false);
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
Ctrl_Stop_Mode_WakeUp_Device(true);
Ctrl_RTC_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg,LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.EnableNotDisable);
HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON,LP_Entry_Cfg.STOPEntry_Cfg.STOPEntry);
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
LP_Entry_Cfg.SystemClock_Config_Fxn();
Ctrl_Stop_Mode_WakeUp_Device(false);
Ctrl_RTC_WakeUp(NULL,false);
PWR_Device_Init(true);
break;
}
case 3:
{
printf("[INFO] 三秒后进入待机模式\n");
delay_ms(3000);
printf("[INFO] 进入待机模式\n");
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(LP_Entry_Cfg.WakeUpPin_Cfg.WakeUpPinPolarity);
delay_ms(10); //消抖
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
Ctrl_RTC_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg,LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.EnableNotDisable);
HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
break;
}
case 4:
{
printf("[INFO] 三秒后进入关机模式\n");
delay_ms(3000);
printf("[INFO] 进入关机模式\n");
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(LP_Entry_Cfg.WakeUpPin_Cfg.WakeUpPinPolarity);
delay_ms(10); //消抖
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
Ctrl_RTC_WakeUp(&LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg,LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.EnableNotDisable);
HAL_PWREx_EnterSHUTDOWNMode();
break;
}
default:
{
printf("[INFO] 不进入低功耗模式\n");
break;
}
}
}
void Init_Enter_Low_PWR(SystemClock_Config_Callback SystemClock_Config_Fxn)
{
uint8_t i=0;
memset(&LP_Entry_Cfg,0,sizeof(LP_Entry_Cfg));
LP_Entry_Cfg.SystemClock_Config_Fxn=SystemClock_Config_Fxn;
LP_Entry_Cfg.SLEEPEntry_Cfg.SLEEPEntry=PWR_SLEEPENTRY_WFI;
LP_Entry_Cfg.STOPEntry_Cfg.STOPEntry=PWR_STOPENTRY_WFI;
LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.counter=RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16;
for(i=0;i<sizeof(LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg)/sizeof(LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg[0]);i++)
{
LP_Entry_Cfg.Device_Cfg.UART_Cfg[i].UART_WakeUpStruct.WakeUpEvent=UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY;
}
}
调用方式
首先 需要调用初始化函数
同时传入系统时钟初始化函数地址
Init_Enter_Low_PWR(SystemClock_Config);
然后在进入低功耗前 需要对其进行配置
LP_Entry_Cfg.mode_flag=2;
LP_Entry_Cfg.STOPEntry_Cfg.STOPEntry=PWR_STOPENTRY_WFI;
LP_Entry_Cfg.SystemClock_Config_Fxn=SystemClock_Config;
LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.EnableNotDisable=true;
LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.rtc_handle=&hrtc;
LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.clock=RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16;
LP_Entry_Cfg.RTC_Cfg.counter=300;
Enter_Low_PWR();
最后用Enter_Low_PWR();函数来进入低功耗
附录：Cortex-M架构的SysTick系统定时器精准延时和MCU位带操作
SysTick系统定时器精准延时
延时函数
SysTick->LOAD中的值为计数值
计算方法为工作频率值/分频值
比如工作频率/1000 则周期为1ms
以ADuCM4050为例：
#include "ADuCM4050.h"
void delay_ms(unsigned int ms)
{
SysTick->LOAD = 26000000/1000-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能52MHz的系统定时器
while(ms--)
{
while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待
}
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器
}
void delay_us(unsigned int us)
{
SysTick->LOAD = 26000000/1000/1000-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能52MHz的系统定时器
while(us--)
{
while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待
}
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器
}
其中的52000000表示芯片的系统定时器频率 32系列一般为外部定时器频率的两倍
Cortex-M架构SysTick系统定时器阻塞和非阻塞延时
阻塞延时
首先是最常用的阻塞延时
void delay_ms(unsigned int ms)
{
SysTick->LOAD = 50000000/1000-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器
while(ms--)
{
while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待
}
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器
}
void delay_us(unsigned int us)
{
SysTick->LOAD = 50000000/1000/1000-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器
while(us--)
{
while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待
}
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器
}
50000000表示工作频率
分频后即可得到不同的延时时间
以此类推
那么 不用两个嵌套while循环 也可以写成：
void delay_ms(unsigned int ms)
{
SysTick->LOAD = 50000000/1000*ms-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器
while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器
}
void delay_us(unsigned int us)
{
SysTick->LOAD = 50000000/1000/1000*us-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器
while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器
}
但是这种写法有个弊端
那就是输入ms后，最大定时不得超过计数值，也就是不能超过LOAD的最大值，否则溢出以后，则无法正常工作
而LOAD如果最大是32位 也就是4294967295
晶振为50M的话 50M的计数值为1s 4294967295计数值约为85s
固最大定时时间为85s
但用嵌套while的话 最大可以支持定时4294967295*85s
非阻塞延时
如果采用非阻塞的话 直接改写第二种方法就好了：
void delay_ms(unsigned int ms)
{
SysTick->LOAD = 50000000/1000*ms-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器
//while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待
//SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器
}
void delay_us(unsigned int us)
{
SysTick->LOAD = 50000000/1000/1000*us-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles) 载入计数值 定时器从这个值开始计数
SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag 清空计数值到达0后的标记
SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock 使能26MHz的系统定时器
//while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set 等待
//SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick 关闭系统定时器
}
将等待和关闭定时器语句去掉
在使用时加上判断即可变为阻塞：
delay_ms(500);
while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);
SysTick->CTRL = 0;
在非阻塞状态下 可以提交定时器后 去做别的事情 然后再来等待
不过这样又有一个弊端 那就是定时器会自动重载 可能做别的事情以后 定时器跑过了 然后就要等85s才能停下
故可以通过内部定时器来进行非阻塞延时函数的编写
基本上每个mcu的内部定时器都可以配置自动重载等功能 网上资料很多 这里就不再阐述了
位带操作
位带代码
M3、M4架构的单片机 其输出口地址为端口地址+20 输入为+16
M0架构的单片机 其输出口地址为端口地址+12 输入为+8
以ADuCM4050为列：
位带宏定义
#ifndef __GPIO_H__
#define __GPIO_H__
#include "ADuCM4050.h"
#include "adi_gpio.h"
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
#define GPIO0_ODR_Addr (ADI_GPIO0_BASE+20) //0x40020014
#define GPIO0_IDR_Addr (ADI_GPIO0_BASE+16) //0x40020010
#define GPIO1_ODR_Addr (ADI_GPIO1_BASE+20) //0x40020054
#define GPIO1_IDR_Addr (ADI_GPIO1_BASE+16) //0x40020050
#define GPIO2_ODR_Addr (ADI_GPIO2_BASE+20) //0x40020094
#define GPIO2_IDR_Addr (ADI_GPIO2_BASE+16) //0x40020090
#define GPIO3_ODR_Addr (ADI_GPIO3_BASE+20) //0x400200D4
#define GPIO3_IDR_Addr (ADI_GPIO3_BASE+16) //0x400200D0
#define P0_O(n) BIT_ADDR(GPIO0_ODR_Addr,n) //输出
#define P0_I(n) BIT_ADDR(GPIO0_IDR_Addr,n) //输入
#define P1_O(n) BIT_ADDR(GPIO1_ODR_Addr,n) //输出
#define P1_I(n) BIT_ADDR(GPIO1_IDR_Addr,n) //输入
#define P2_O(n) BIT_ADDR(GPIO2_ODR_Addr,n) //输出
#define P2_I(n) BIT_ADDR(GPIO2_IDR_Addr,n) //输入
#define P3_O(n) BIT_ADDR(GPIO3_ODR_Addr,n) //输出
#define P3_I(n) BIT_ADDR(GPIO3_IDR_Addr,n) //输入
#define Port0 (ADI_GPIO_PORT0)
#define Port1 (ADI_GPIO_PORT1)
#define Port2 (ADI_GPIO_PORT2)
#define Port3 (ADI_GPIO_PORT3)
#define Pin0 (ADI_GPIO_PIN_0)
#define Pin1 (ADI_GPIO_PIN_1)
#define Pin2 (ADI_GPIO_PIN_2)
#define Pin3 (ADI_GPIO_PIN_3)
#define Pin4 (ADI_GPIO_PIN_4)
#define Pin5 (ADI_GPIO_PIN_5)
#define Pin6 (ADI_GPIO_PIN_6)
#define Pin7 (ADI_GPIO_PIN_7)
#define Pin8 (ADI_GPIO_PIN_8)
#define Pin9 (ADI_GPIO_PIN_9)
#define Pin10 (ADI_GPIO_PIN_10)
#define Pin11 (ADI_GPIO_PIN_11)
#define Pin12 (ADI_GPIO_PIN_12)
#define Pin13 (ADI_GPIO_PIN_13)
#define Pin14 (ADI_GPIO_PIN_14)
#define Pin15 (ADI_GPIO_PIN_15)
void GPIO_OUT(unsigned int port,unsigned int pin,unsigned int flag);
void GPIO_BUS_OUT(unsigned int port,unsigned int num);
void P0_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int P0_BUS_I(void);
void P1_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int P1_BUS_I(void);
void P2_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int P2_BUS_I(void);
void P3_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int P3_BUS_I(void);
#endif
总线函数
#include "ADuCM4050.h"
#include "adi_gpio.h"
#include "GPIO.h"
void GPIO_OUT(unsigned int port,unsigned int pin,unsigned int flag)
{
switch(port)
{
case 0:{
switch(pin)
{
case 0:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_0));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_0));};break;
case 1:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_1));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_1));};break;
case 2:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_2));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_2));};break;
case 3:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_3));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_3));};break;
case 4:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_4));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_4));};break;
case 5:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_5));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_5));};break;
case 6:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_6));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_6));};break;
case 7:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_7));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_7));};break;
case 8:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_8));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_8));};break;
case 9:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_9));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_9));};break;
case 10:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_10));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_10));};break;
case 11:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_11));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_11));};break;
case 12:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_12));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_12));};break;
case 13:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_13));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_13));};break;
case 14:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_14));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_14));};break;
case 15:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_15));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT0),(ADI_GPIO_PIN_15));};break;
default:pin=0;break;
}
}break;
case 1:{
switch(pin)
{
case 0:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_0));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_0));};break;
case 1:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_1));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_1));};break;
case 2:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_2));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_2));};break;
case 3:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_3));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_3));};break;
case 4:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_4));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_4));};break;
case 5:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_5));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_5));};break;
case 6:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_6));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_6));};break;
case 7:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_7));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_7));};break;
case 8:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_8));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_8));};break;
case 9:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_9));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_9));};break;
case 10:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_10));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_10));};break;
case 11:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_11));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_11));};break;
case 12:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_12));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_12));};break;
case 13:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_13));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_13));};break;
case 14:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_14));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_14));};break;
case 15:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_15));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT1),(ADI_GPIO_PIN_15));};break;
default:pin=0;break;
}
}break;
case 2:{
switch(pin)
{
case 0:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_0));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_0));};break;
case 1:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_1));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_1));};break;
case 2:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_2));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_2));};break;
case 3:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_3));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_3));};break;
case 4:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_4));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_4));};break;
case 5:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_5));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_5));};break;
case 6:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_6));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_6));};break;
case 7:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_7));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_7));};break;
case 8:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_8));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_8));};break;
case 9:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_9));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_9));};break;
case 10:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_10));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_10));};break;
case 11:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_11));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_11));};break;
case 12:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_12));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_12));};break;
case 13:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_13));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_13));};break;
case 14:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_14));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_14));};break;
case 15:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_15));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT2),(ADI_GPIO_PIN_15));};break;
default:pin=0;break;
}
}break;
case 3:{
switch(pin)
{
case 0:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_0));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_0));};break;
case 1:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_1));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_1));};break;
case 2:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_2));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_2));};break;
case 3:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_3));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_3));};break;
case 4:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_4));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_4));};break;
case 5:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_5));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_5));};break;
case 6:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_6));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_6));};break;
case 7:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_7));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_7));};break;
case 8:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_8));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_8));};break;
case 9:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_9));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_9));};break;
case 10:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_10));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_10));};break;
case 11:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_11));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_11));};break;
case 12:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_12));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_12));};break;
case 13:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_13));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_13));};break;
case 14:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_14));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_14));};break;
case 15:if(flag==1){adi_gpio_SetHigh((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_15));}else{adi_gpio_SetLow((ADI_GPIO_PORT3),(ADI_GPIO_PIN_15));};break;
default:pin=0;break;
}
}break;
default:port=0;break;
}
}
void GPIO_BUS_OUT(unsigned int port,unsigned int num) //num最大为0xffff
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
GPIO_OUT(port,i,(num>>i)&0x0001);
}
}
void P0_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
P0_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int P0_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(P0_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void P1_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
P1_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int P1_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(P1_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void P2_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
P2_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int P2_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(P2_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void P3_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
P3_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int P3_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(P3_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
一、位带操作理论及实践
位带操作的概念其实30年前就有了，那还是 CM3 将此能力进化，这里的位带操作是 8051 位寻址区的威力大幅加强版
位带区： 支持位带操作的地址区
位带别名： 对别名地址的访问最终作 用到位带区的访问上（注意：这中途有一个 地址映射过程）
位带操作对于硬件 I/O 密集型的底层程序最有用处
支持了位带操作后，可以使用普通的加载/存储指令来对单一的比特进行读写。在CM4中，有两个区中实现了位带。其中一个是SRAM区的最低1MB范围，第二个则是片内外设区的最低1MB范围。这两个区中的地址除了可以像普通的RAM一样使用外，它们还都有自己的“位带别名区”，位带别名区把每个比特膨胀成一个32位的字。当你通过位带别名区访问这些字时，就可以达到访问原始比特的目的。
位操作就是可以单独的对一个比特位读和写，类似与51中sbit定义的变量，stm32中通过访问位带别名区来实现位操作的功能
STM32中有两个地方实现了位带，一个是SRAM，一个是片上外设。
（1）位带本质上是一块地址区（例如每一位地址位对应一个寄存器）映射到另一片地址区（实现每一位地址位对应一个寄存器中的一位），该区域就叫做位带别名区，将每一位膨胀成一个32位的字。
（2）位带区的4个字节对应实际寄存器或内存区的一个位，虽然变大到4个字节，但实际上只有最低位有效（代表0或1）
只有位带可以直接用=赋值的方式来操作寄存器 位带是把寄存器上的每一位 膨胀到32位 映射到位带区 比如0x4002 0000地址的第0个bit 映射到位带区的0地址 那么其对应的位带映射地址为0x00 - 0x04 一共32位 但只有LSB有效 采用位带的方式用=赋值时 就是把位带区对应的LSB赋值 然后MCU再转到寄存器对应的位里面 寄存器操作时 如果不改变其他位上面的值 那就只能通过&=或者|=的方式进行
要设置0x2000 0000这个字节的第二个位bit2为1,使用位带操作的步骤有：
1、将1写入位 带别名区对应的映射地址（即0x22000008,因为1bit对应4个byte）；
2、将0x2000 0000的值 读取到内部的缓冲区（这一步骤是内核完成的，属于原子操作，不需要用户操作）；
3、将bit2置1，再把值写 回到0x2000 0000(属于原子操作，不需要用户操作)。
关于GPIO引脚对应的访问地址，可以参考以下公式
寄存器位带别名 = 0x42000000 + (寄存器的地址-0x40000000)32 + 引脚编号4
如：端口F访问的起始地址GPIOF_BASE
#define GPIOF ((GPIO_TypeDef *)GPIOF_BASE)
但好在官方库里面都帮我们定义好了 只需要在BASE地址加上便宜即可
例如：
GPIOF的ODR寄存器的地址 = GPIOF_BASE + 0x14
寄存器位带别名 = 0x42000000 + (寄存器的地址-0x40000000)32 + 引脚编号4
设置PF9引脚的话：
uint32_t *PF9_BitBand =
*(uint32_t *)(0x42000000 + ((uint32_t )&GPIOF->ODR– 0x40000000) *32 + 9*4)
封装一下：
#define PFout(x) *(volatile uint32_t *)(0x42000000 + ((uint32_t )&GPIOF->ODR – 0x40000000) *32 + x*4)
现在 可以把通用部分封装成一个小定义：
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
那么 设置PF引脚的函数可以定义：
#define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+20) //0x40021414
#define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+16) //0x40021410
#define PF_O(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //输出
#define PF_I(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //输入
若使PF9输入输出则：
PF_O(9)=1; //输出高电平
uint8_t dat = PF_I(9); //获取PF9引脚的值
总线输入输出：
void PF_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PF_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PF_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PF_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
STM32的可用下面的函数：
#ifndef __GPIO_H__
#define __GPIO_H__
#include "stm32l496xx.h"
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr) *((volatile unsigned long *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
#define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+20) //0x40020014
#define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+20) //0x40020414
#define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+20) //0x40020814
#define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+20) //0x40020C14
#define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+20) //0x40021014
#define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+20) //0x40021414
#define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+20) //0x40021814
#define GPIOH_ODR_Addr (GPIOH_BASE+20) //0x40021C14
#define GPIOI_ODR_Addr (GPIOI_BASE+20) //0x40022014
#define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+16) //0x40020010
#define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+16) //0x40020410
#define GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+16) //0x40020810
#define GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+16) //0x40020C10
#define GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+16) //0x40021010
#define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+16) //0x40021410
#define GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+16) //0x40021810
#define GPIOH_IDR_Addr (GPIOH_BASE+16) //0x40021C10
#define GPIOI_IDR_Addr (GPIOI_BASE+16) //0x40022010
#define PA_O(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n) //输出
#define PA_I(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n) //输入
#define PB_O(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n) //输出
#define PB_I(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n) //输入
#define PC_O(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n) //输出
#define PC_I(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n) //输入
#define PD_O(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n) //输出
#define PD_I(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n) //输入
#define PE_O(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n) //输出
#define PE_I(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n) //输入
#define PF_O(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n) //输出
#define PF_I(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n) //输入
#define PG_O(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n) //输出
#define PG_I(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n) //输入
#define PH_O(n) BIT_ADDR(GPIOH_ODR_Addr,n) //输出
#define PH_I(n) BIT_ADDR(GPIOH_IDR_Addr,n) //输入
#define PI_O(n) BIT_ADDR(GPIOI_ODR_Addr,n) //输出
#define PI_I(n) BIT_ADDR(GPIOI_IDR_Addr,n) //输入
void PA_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int PA_BUS_I(void);
void PB_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int PB_BUS_I(void);
void PC_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int PC_BUS_I(void);
void PD_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int PD_BUS_I(void);
void PE_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int PE_BUS_I(void);
void PF_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int PF_BUS_I(void);
void PG_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int PG_BUS_I(void);
void PH_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int PH_BUS_I(void);
void PI_BUS_O(unsigned int num);
unsigned int PI_BUS_I(void);
#endif
#include "GPIO.h"
void PA_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PA_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PA_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PA_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void PB_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PB_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PB_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PB_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void PC_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PC_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PC_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PC_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void PD_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PD_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PD_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PD_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void PE_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PE_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PE_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PE_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void PF_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PF_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PF_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PF_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void PG_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PG_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PG_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PG_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void PH_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PH_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PH_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PH_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
void PI_BUS_O(unsigned int num) //输入值num最大为0xFFFF
{
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
PI_O(i)=(num>>i)&0x0001;
}
}
unsigned int PI_BUS_I(void) //输出值num最大为0xFFFF
{
unsigned int num;
int i;
for(i=0;i<16;i++)
{
num=num+(PI_I(i)<<i)&0xFFFF;
}
return num;
}
二、如何判断MCU的外设是否支持位带
根据《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南(第3版)》中第6章第7节描述
也就是说 要实现对GPIO的位带操作 必须保证GPIO位于外设区域的第一个1MB中
第一个1MB应该是0x4010 0000之前 位带不是直接操作地址 而是操作地址映射 地址映射被操作以后 MCU自动会修改对应寄存器的值
位带区只有1MB 所以只能改0x4000 0000 - 0x400F FFFF的寄存器
像F4系列 GPIO的首地址为0x4002 0000 就可以用位带来更改
STM32L476的GPIO就不行：
AHB2的都不能用位带
ABP 还有AHB1都可以用
但是L476的寄存器里面 GPIO和ADC都是AHB2
