【STM32笔记】HAL库低功耗模式配置（ADC唤醒无法使用的解决方案）

news2024/11/18 19:56:51

理论转载：
leung-manwah.blog.csdn.net/article/details/114675725

一、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
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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)
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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
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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。

唤醒后即可开始行动继续程序无需配置任何寄存器

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。

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

1.3 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。

代码实操

SYS配置：
在这里插入图片描述
选择Serial Wire模式可以在某些情况下进行调试如（SWD）

配置外部中断就不说了

进入低功耗模式的函数

引脚指定只对待机模式有效
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(WakeUpPinPolarity);
该函数指定的引脚不受引脚其他的配置影响（比如已经被配成了复用）

/*!
 * @brief       	进入低功耗模式   	
 *
 * @param 	[in]	mode_flag: 模式标志
 * 								0/大于3 不进入任何模式，1 进入睡眠，2 进入停止，3 进入待机
 *  				[in]	WakeUpPinPolarity: 待机模式下WKUP唤醒引脚极性配置，其他模式无用
 *
 * @return				None
 */
void Enter_Low_PWR(uint8_t mode_flag,uint32_t WakeUpPinPolarity)
{
	switch(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
			__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);	
			HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON,PWR_SLEEPENTRY_WFI);
			break;
		}
		case 2:
		{
			printf("[INFO] 进入停止模式\n");
			delay_ms(10);  //消抖
			__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
			HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON,PWR_SLEEPENTRY_WFI);
			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(WakeUpPinPolarity);
			delay_ms(10);  //消抖
			__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
			HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
			break;
		}
		default:
		{
			printf("[INFO] 不进入低功耗模式\n");
			break;
		}
	}
}

外部中断回调（只对STOP模式有效果 SLEEP模式可以省略）：

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	switch(GPIO_Pin)
	{
		case WAKE_UP_Pin:
		{
			SystemClock_Config();
		}
		default:
		{			
			break;
		}
	}
	__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
}