电源控制（PWR）简介

        电源控制部分（PWR）概述了不同电源域的电源架构以及电源配置控制器。PWR 的内容比较多，我们把它们的主要特性概括为以下 3 点：
        电源系统：USB 稳压器、内核域(VCORE)、VDD 域、备份域、模拟域（VDDA）。
        电源监控：POR/PDR 监控器、BOR 监控器、PVD 监控器、AVD 监控器、VBAT 阈值、温度阈值。
        电源管理：VBAT 电池充电、工作模式、电压调节控制、低功耗模式。
        下面将分别对这 3 个特性进行简单介绍。

        电源系统：

        在电源概述框图中我们划分了 3 个区域，分别是独立的 A/D 转换器供电和参考电压、电压调节器、电池备份区域。下面分别进行简单的介绍：

        ① 后备电源

        一般是电池，接 VBAT 引脚上。VDD断电的时候后备电源继续供电维持 RTC 运转。同时 VBAT 引脚也为 RTC、SRAM 和 LSE 振荡器供电。切换到𝑉𝐵𝐴𝑇供电由复位模块中的掉电复位功能控制。

        ② 电压调节器

        嵌入式线性调压器为备份域和待机电路以外的所有数字电路供电。电压调节器输出电压约为 1.2V。此调压器需要将两个外部电容连接到专用引脚𝑉𝐶𝐴𝑃_1和𝑉𝐶𝐴𝑃_2，所有封装都配有这两个引脚。为激活或停用调压器，必须将特定引脚连接到 VSS 或 VDD。具体引脚与封装有关。
        通过软件激活时，调压器在复位后始终处于使能状态。
        根据应用模式的不同，可采用三种不同的模式工作。在运转模式下，调压器以正常功耗模式为内核、内存和外设提供 1.2V；在停止模式下，调压器以低功耗模式提供 1.2V 电源，以保存寄存器和 SRAM 的内容。在待机模式下，调压器停止供电，除了备用电路和备份域外，寄存器和SRAM 的内容全部丢失。

        ③ A/D 转换器

        为了提高转换精度，ADC 配有独立电源，可以单独滤波并屏蔽 PCB 上的噪声。ADC 电源电压从单独的 VDDA 引脚接入，VSSA 提供了独立的电源接地连接。为了确保测量低电压时具有更高的精度，用户可以在VREF 上连接到单独的 ADC 外部参考电压输入，VREF 电压介于 1.8V 到 VDDA 之间。

        电源监控：

        电源监控的部分主要关注 PVD 监控器，以及 上电复位(POR)/掉电复位(PDR)。

⚫ 上电复位(POR)/掉电复位(PDR)

        一个上电复位，一个掉电复位，低于上电复位阈值 VPOR 或者低于掉电复位阈值 VPDR 的时候系统保持复位状态，否则正常运行。

⚫ 欠压复位(BOR)

        上电期间，欠压复位（BOR）将使系统保持复位状态，直到 VDD 电源电压达到指定的 VBOR 阈值。VBOR 阈值通过系统选项字节（某些寄存器的 BOR_LEV 位）进行配置。默认情况下，BOR 关闭。可选择以下可编程 VBOR阈值：

⚫ 可编程电压检测器(PVD) 

        上面介绍的 POR、PDR 以及 BOR 功能都是设置电压阈值与外部供电电压 VDD 比较，当 VDD低于设置的电压阈值时，就会直接进入复位状态，防止电压不足导致的误操作。

        下面介绍可编程电压检测器（PVD），它可以实时监视 VDD的电压，方法是将 VDD与 PWR 控制寄存器 1（PWR_CR1）中的 PLS[2:0]位所选的 VPVD 阈值进行比较。当检测到电压低于VPVD 阈值时，如果使能 EXTI16 线中断，即使能 PVD & AVD 中断（可参考表 15.1.2.1 知道EXTI16 线内部连接 PVD 中断事件），可以产生 PVD 中断，具体取决于 EXTI16 线配置为检测
上升还是下降沿，然后在复位前，在中断服务程序中执行紧急关闭系统等任务。

        电源管理

        电源管理的部分主要关注低功耗模式，在 STM32 的正常工作中，具有四种工作模式，运行、睡眠、停止以及待机。在上电复位后，STM32 处于运行状态时，当内核不需要继续运行，就可以选择进入后面的三种模式降低功耗。这三种低功耗模式电源消耗不同、唤醒时间不同和唤醒源不同，我们要根据自身的需要选择合适的低功耗模式。

        下面是低功耗模式汇总介绍，如下表所示。

         下面对睡眠模式、停止模式和待机模式的进入及退出方法进行介绍。

1、睡眠模式

        进入睡眠模式，CPU 时钟关闭，但是其他所有的外设仍可以运行，所以任何中断或事件都可以唤醒睡眠模式。

        有两种方式进入睡眠模式 WFI 和 WFE。这两种方式进入的睡眠模式唤醒的方法不同，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。下面我们看看睡眠模式进入及退出方法：

2、停止模式

        进入停止模式，所有的时钟都关闭，于是所有的外设也停止了工作。但是 VDD 电源是没有关闭的，所以内核的寄存器和内存信息都保留下来，等待重新开启时钟就可以从上次停止的地方继续执行程序。
        值得注意的是：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。

3、待机模式

        待机模式可实现最低功耗。该模式是在 CM4 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。除备份域（RTC 寄存器、RTC 备份寄存器和备份SRAM）和待机电路中的寄存器外，SRAM 和其他寄存器内容都将丢失。不过如果我们使能了备份区域（备份 SRAM、RTC、LSE），那么待机模式下的功耗，将达到 6uA 左右。下面我们看看待机模式进入及退出方法：

PWR模块寄存器

⚫ PWR 控制寄存器 1（PWR_CR1）

PVD电压监控实验只需要用到 PWR_CR1 控制寄存器，还有就是 EXTI16 线中断。

        位[7:5] PLS 用于设置 PVD 检测的电压阀值，即前面我们介绍 PVD 的 8 个等级阀值选择。
        位 4 PVDE 位，用于使能或者禁止 PVD 检测，显然我们要使能 PVD 检测，该位置 1。
        这个寄存器还有其他的位我们没有列出来，也是跟电源相关的，如待机，掉电等，我们后面的实验再讲解这些功能，这里先跳过。

        再有就是 EXTI 中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR）。中断屏蔽寄存器是32位，用到23位，每位控制一个EXTI线上的中断请求屏蔽还是开放。

        上升沿触发选择器（EXTI_RTSR）。上升沿触发选择器是32位，用到23位，每位控制一个EXTI线上的上升沿触发中断允许还是禁止。

        下降沿触发选择器（EXTI_FTSR）。下降沿触发选择器是32位，用到23位，每位控制一个EXTI线上的下降沿触发中断允许还是禁止。

        挂起寄存器（EXTI_PR）。挂起寄存器是32位，用到23位，每位控制一个EXTI线上的下降沿触发中断允许还是禁止。

PVD电压监控实验

        例程，开发板供电正常的话，LCD 屏会显示"PVD Voltage OK!"。当供电电压过低，则会通过 PVD中断服务函数将 LED1点亮；当供电电压正常后，会在 PVD中断服务函数将 LED1熄灭。LED0 闪烁，提示程序运行。

        可编程电压检测器 PVD 属于 STM32F429 的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。

        PWR 在 HAL 库中的驱动代码在 stm32f4xx_hal_pwr.c 文件（及其头文件）中。

PVD电压监测配置步骤

HAL_PWR_ConfigPVD 函数用来初始化 PWR。可以用 PWR_PVDTypeDef 初始化结构体来设置 PVD 检测级别 并指定 PVD 的 EXTI 边沿触发模式。

typedef struct
{
 uint32_t PVDLevel; /* 指定 PVD 检测级别 */
 uint32_t Mode; /* 指定 PVD 的 EXTI 检测模式 */
}PWR_PVDTypeDef;
/*
1）PVDLevel：指向 PVD 检测级别，对应 PWR_CR1 寄存器的 PLS 位的设置，取值范围
PWR_PVDLEVEL_0 到 PWR_PVDLEVEL_7，共八个级别。
2）Mode：指定 PVD 的 EXTI 边沿检测模式。
*/

void HAL_PWR_ConfigPVD (PWR_PVDTypeDef *sConfigPVD);

配置步骤：

1） 调用 HAL_PWR_ConfigPVD 函数配置 PVD，包括检测电压级别、中断线触发方式等。

        其实就是 PWR_CR1 设置检测电压级别，EXTI 的 IMR、RTSR、FTSR、PR等设置PVD外部中断。

2）使能 PVD 检测，配置 PVD/AVD 中断优先级，开启 PVD/AVD 中断。

        通过 HAL_PWR_EnablePVD 函数使能 PVD 检测。PWR_CR1控制寄存器设置PVD检测级别 和 PVD电源电压检测器使能。
        通过 HAL_NVIC_EnableIRQ 函数使能 PVD/AVD 中断。
        通过 HAL_NVIC_SetPriority 函数设置中断优先级。

3）编写中断服务函数

        PVA/AVD 中断服务函数为：PVD_AVD_IRQHandler。然后逻辑代码在 PVD/AVD 中断服务回调函数 HAL_PWR_PVDCallback 中编写。中断函数里面可以通过__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_PVDO) 从 CSR 寄存器读出 PVDO 标志位的值，判断电压是否低于检测级别下的电压阈值。

睡眠模式实验

        WFI / WFE 指令进入睡眠模式，进入睡眠模式后，使用外部中断唤醒。进入外部中断后，EXTI_IMR1 寄存器的值会自动清零，我们需要对应的外部中断线位置 1，取消屏蔽，相当于其他中断的中断标志位进入中断后硬件自动置 1，需要手动清零。

进入睡眠模式函数 EnterSLEEPMode，其声明如下：

void HAL_PWR_EnterSLEEPMode (uint32_t Regulator, uint8_t SLEEPEntry);

⚫ 函数描述：
用于设置 CPU 进入睡眠模式。
⚫ 函数形参：
        形参 1 指定稳压器的状态。有两个选择，PWR_MAINREGULATOR_ON 表示稳压器处于正常模式，PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON 表示稳压器处于低功耗模式。对应的是 PWR_CR 寄存器的 LPDS 位的设置。
        形参 2 指定进入睡眠模式的方式。有两个选择，PWR_SLEEPENTRY _WFI 表示使用 WFI
指令，PWR_SLEEPENTRY_WFE 表示使用 WFE 指令。

PWR睡眠模式配置步骤

1）配置外部中断作为唤醒睡眠模式的方式

2）通过 HAL_PWR_EnterSLEEPMode 进入 CPU 睡眠模式。其实就是发送 WFI 指令。

3）按键触发外部中断，CPU从睡眠模式唤醒。是SCB的SCR寄存器清除SLEEPDEEP位，将cpu从睡眠模式唤醒。

停止模式和待机模式可看作深度睡眠状态

接收到 WFI/WFE 后是 睡眠还是停止由 内核寄存器的DEEPSLEEP位控制。

接收到 WFI/WFE 后是 停止还是待机由 CR寄存器 控制。

停止模式

停止模式寄存器

⚫ PWR 控制寄存器 （PWR_CR）

PWR 的 控制寄存器 CR 可以通过 PDDS 位域 选择 WFI/WFE 指令进入停止模式还是待机模式，停止模式即对 PDDS 位置 0 即可。在停止模式下，电压调节器开启还是低功耗，我们设置稳压器为低功耗模式，等待中断唤醒，所以位 LPDS 置 1。

⚫ 系统控制及状态寄存器（PWR_CSR）

        WFI 指令进入停止模式。使用外部中断唤醒。

        该寄存器在于 ARM 内核中，详细描述可查阅《Cortex-M3 权威指南》。在本实验中，我们需要把 SLEEPDEEP 位置 1，这样子后面调用 WFI 命令时，进入的就是停止模式了。在唤醒后，需要清除 SLEEPDEEP 位，进行置 0。

停止模式配置步骤

        进入停止模式函数，其声明如下：

void HAL_PWR_EnterSTOPMode (uint32_t Regulator, uint8_t STOPEntry);

⚫ 函数描述：
        用于设置 CPU 进入停止模式。
⚫ 函数形参：
        形参 1 指定稳压器在停止模式下的状态。有两个选择，PWR_MAINREGULATOR_ON 表示稳压器处于主模式，PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON 表示稳压器处于低功耗模式。对应的是 PWR_CR 寄存器的 LPDS 位的设置。
        形参 2 指定用 WFI 还是 WFE 指令进入停止模式。有两个选择，PWR_STOPENTRY_WFI 表示使用 WFI 指令，PWR_STOPENTRY_WFE 表示使用 WFE 指令。我们选择前者，不了解这两种指令的区别，可以回看 30.1.3 小节的知识。
        函数返回值：无

停止模式配置步骤：

1）配置外部中断，作为唤醒停止模式的方式

2）调用EnterSTOPMode函数进入停止模式。其实就是配置 CR 寄存器选择深度睡眠时进入停止模式，配置 CSR 寄存器使 WFI 指令作用于停止模式。

3）按键触发外部中断唤醒停止模式

待机模式

        PWR_CR 寄存器的 CWUF 位可清除唤醒标志位。PDDS 位可控制 WFI/WFU 命令进入停止模式还是待机模式。

        PWR_CSR 寄存器的 EWUP 位用来使能 WKUP引脚的待机唤醒功能。

待机模式配置步骤

使能唤醒引脚函数，其声明如下：

void HAL_PWR_EnableWakeUpPin (uint32_t WakeUpPinPolarity);

⚫ 函数描述：
用于使能唤醒引脚。
⚫ 函数形参：
形参 1 取值范围：PWR_WAKEUP_PIN1。
⚫ 函数返回值：
无
⚫ 注意事项：
禁止某个唤醒引脚使用的函数如下：

void HAL_PWR_DisableWakeUpPin (uint32_t WakeUpPinPolarity);

进入待机模式函数，其声明如下：

void HAL_PWR_EnterSTANDBYMode (void);

⚫ 函数描述：
用于使 CPU 进入待机模式，进入待机模式，首先要设置 SLEEPDEEP 位，接着我们通 PWR_CR 设置 PDDS 位，使得 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式，最后执行 WFI 指令开始进入待机模式，并等待 WK_UP 唤醒的到来。
⚫ 函数形参：
无
⚫ 函数返回值：
无

待机模式配置步骤：

1）进入 CPU 待机模式
        在进入待机模式之前我们需要做一些准备，比如：关闭 RTC 相关中断、清除 RTC 相关中断标志位等一些操作，只是防止 RTC 中断唤醒。这里就不细讲，详见本例程源码。通过__HAL_PWR_CLEAR_FLAG 函数清除唤醒标志位。通过 HAL_PWR_EnableWakeUpPin 函数使能 PA0 的唤醒功能(wkup引脚)。通过 HAL_PWR_EnterSTANDBYMode 函数进入待机模式。
2）通过按下 WKUP 引脚上升沿触发唤醒待机模式
        按下 WK_UP 按键（特定唤醒源）触发唤醒待机模式。