[ ST NUCLEO-U575ZI-Q 测评] 11-LPBAM功能的使用

manhuami2007 发表于 2023-1-25 10:34

<div class='showpostmsg'>研究了好久，总算是成功实现了LPBAM的测试。感觉STM32U5的这几个新功能都有些难点。上个测试TrustZone我觉得就挺复杂的。

LPBAM是STM32U5低功耗的一个特色功能。能够工作在STOP2模式，在这个模式下，没有CPU的参与，只使用DMA控制器实现一定的功能，比如外设数据的采集、外设的配置。而且可以借助一些外设产生的事件触发操作。比如使用定时器的PWM上升沿触发IO的翻转，或者使用ADC的模拟看门狗的事件改变ADC的采样频率等功能。因为不需要使用CPU，所以能够大大的降低功耗。

LPBAM不使用CPU，而是使用DMA控制器。因此在使用的时候需要分配一个DMA通道。在这种模式下使用的外设也都是低功耗外设，比如LPDAM、LPGPIO等。

LPBAM也使用外设的事件，触发一定的操作，比如对外设数据的采集，将数据传输到SRAM，或者将SRAM的数据发送到外设；也可以对外设的寄存器进行配置，更改外设的参数，比如定时器的周期。



STM32CUBEMX软件也集成了LPBAM的配置功能。使用这个软件能够更快的完成LPBAM功能的设置。比如要实现如下功能：在STOP2低功耗模式下，使用LPTIM1产生1s周期的PWM，在上升沿的时候触发LPGPIO0实现翻转的功能。（翻转的功能是通过DMA向GPIO的BSRR寄存器写数据实现的）

需要配置的外设：

<ol data-line="63" dir="auto">
<li data-line="63" dir="auto">在普通模式下分配一个LPDMA的通道，使用linked-list模式。</li>
<li data-line="64" dir="auto">初始化在LPBAM模式下使用LPTIM1、LPGPIO0</li>
<li data-line="65" dir="auto">设置LPBAM下LPTIM1使用的时钟源</li>
</ol>

<h2 data-line="65" dir="auto" id="%E5%9C%A8stm32cubemx%E4%B8%AD%E7%9A%84%E6%AD%A5%E9%AA%A4">在STM32CUBEMX中的步骤</h2>



建立工程后点击上面的按键可以进入LPBAM的设置界面。

进入设置界面之后，需要首先建立一个LPBAM的应用。如下图所示。可以看出这是3级目录，第一级是应用级Application，不同的应用可以有不同的外设配置。应用下是场景scenario，场景好像只能是一个，不能新增。再下一级是队列queue，这个是具体的在LPBAM模式下的工作流程，这个工作流程是DMA控制器的工作流程。在增加具体的queue之前，先把在LPBAM里使用的外设初始化了。



在"Pinout & Configuration"标签里初始化外设。设置LPTIM1的CH1工作在PWM模式下，并配置周期为1s，占空比为50% 。



配置LPGPIO0(PA1)工作在输出模式。



然后在低功耗里配置，在STOP2模式下只使用SRAM4和ICACHE，这样可以降低功耗。



然后选择LPTIM1使用的时钟源，这个是在"Clock Configuration"标签里，这里设置为LSI。



然后回到"LPBAM Scenario & Configuration"便签添加DMA的工作队列，这个队列比较简单，使用LPTIM1的PWM上升沿触发DMA向LPGPIO写数据，切换引脚的状态。

在"LPBAM function Toolbox"里选择"Write Pin Sequence"添加。这个就是能够以一定的序列控制IO口。



在queue中添加"Write Pin Sequence"之后，在其中选择引脚为PA1，需要在2中状态间切换，DMA读取数据的数组为"LPGPIOBufferState"。这个数组需要在程序里自己添加。设置触发方式为LPTIM1的CH1。



然后在设置这个queue，让其工作在循环模式下。



最后回到普通模式，为LPBAM分配一个DMA的通道。设置为循环模式，并在NVIC中使能中断，这样当DMA控制器出错的时候能够触发中断。



为了实现更低的功耗，可以将不使用的GPIO设置为Analog模式。

<h2 data-line="111" dir="auto" id="%E5%9C%A8keil%E4%B8%AD%E7%9A%84%E6%AD%A5%E9%AA%A4">在Keil中的步骤</h2>

在工程中重点是如何时候cubemx生成的代码。cubemx会生成3个源文件和1个头文件，需要将头文件添加进main.c中，来调用其API。生成的头文件和源文件的名字和我们在cubemx中的命名有关。



在cubemx中我们使用了一个数组，因此需要自己定义一下。然后在"xxxbuild.c"中引用这个数组。

<pre>
<code>uint32_t LPGPIOBufferState={
__LPBAM_GPIO_STATE(LPBAM_GPIO_PIN_0, LPBAM_GPIO_PIN_SET),
__LPBAM_GPIO_STATE(LPBAM_GPIO_PIN_0, LPBAM_GPIO_PIN_RESET)
};</code></pre>

还需要定义进入STOP2模式的代码。

<pre>
<code>static void Enter_Stop2_Mode(void)
{
/* Enter the system to STOP2 mode */
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
HAL_PWREx_EnterSTOP2Mode(PWR_STOPENTRY_WFI);

/* Check that the system was resumed from stop 2 */
if (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_STOPF) == 0U)
{
Error_Handler();
}

/* Clear stop flag */
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_STOPF);

/* Check that stop flag is cleared */
if (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_STOPF) != 0U)
{
Error_Handler();
}
}</code></pre>

然后调用API，注意API的调用是有顺序的。在进入STOP2之前启用LPBAM对应的外设。退出STOP2后，这些外设不能自动停止，需要手动停止，所以看到在下面还有3行代码。

<pre>
<code>MX_WriteIo_Init();
MX_WriteIo_WriteReq_Init();
MX_WriteIo_WriteReq_Build();
MX_WriteIo_WriteReq_Link(&handle_LPDMA1_Channel0);
MX_WriteIo_WriteReq_Start(&handle_LPDMA1_Channel0);
Enter_Stop2_Mode();
MX_WriteIo_WriteReq_Stop(&handle_LPDMA1_Channel0);
MX_WriteIo_WriteReq_UnLink(&handle_LPDMA1_Channel0);
MX_WriteIo_WriteReq_DeInit();</code></pre>

<h3 data-line="166" dir="auto" id="%E9%87%8D%E8%A6%81%E6%AD%A5%E9%AA%A4">重要步骤</h3>

到这里还没有完，因为cubemx生成的代码，包括对应外设的初始化，并启用分配的DMA通道，而我们自己使用的外设不会自动启动，需要自己添加代码。比如这个例子中的LPTIM1的启动代码。

跳转到*MX_WriteIo_WriteReq_Start(&handle_LPDMA1_Channel0)*函数，添加LPTIM1的PWM启动代码。

<pre>
<code>if (HAL_LPTIM_PWM_Start(&hlptim1, LPTIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}</code></pre>

同样在* MX_WriteIo_WriteReq_Stop(&handle_LPDMA1_Channel0)*里添加停止代码。

<pre>
<code>if (HAL_LPTIM_PWM_Stop(&hlptim1, LPTIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}</code></pre>

至此就完成了代码功能。

<h2 data-line="190" dir="auto" id="%E5%8A%9F%E8%80%97">功耗</h2>

功耗我自己没有测试，官方文档中提到在上面的例子中，在STOP2模式下，使用LPTIM1和一个LPGPIO的1s周期里的平均功耗为4.2uA。

<h2 data-line="194" dir="auto" id="%E5%8F%82%E8%80%83%E8%B5%84%E6%96%99">参考资料</h2>

官方提供了一些指导文档：AN5645和AN5816。

cubemx里也提供了LPBAM的指导例程，这个例子就是参考的"LPBAM_LPGPIO_IOToggle"例子。

 
 
 
 
 
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lugl4313820 发表于 2023-1-26 07:39

研究了好久，总算是成功实现了LPBAM的测试。感觉STM32U5的这几个新功能都有些难点。上个测试TrustZone我觉得就挺复杂的。

LPBAM是STM32U5低功耗的一个特色功能。能够工作在STOP2模式，在这个模式下，没有CPU的参与，只使用DMA控制器实现一定的功能，比如外设数据的采集、外设的配置。而且可以借助一些外设产生的事件触发操作。比如使用定时器的PWM上升沿触发IO的翻转，或者使用ADC的模拟看门狗的事件改变ADC的采样频率等功能。因为不需要使用CPU，所以能够大大的降低功耗。

LPBAM不使用CPU，而是使用DMA控制器。因此在使用的时候需要分配一个DMA通道。在这种模式下使用的外设也都是低功耗外设，比如LPDAM、LPGPIO等。

LPBAM也使用外设的事件，触发一定的操作，比如对外设数据的采集，将数据传输到SRAM，或者将SRAM的数据发送到外设；也可以对外设的寄存器进行配置，更改外设的参数，比如定时器的周期。

感谢分享，认真学习了，按老师的教程我也去弄一遍。

manhuami2007 发表于 2023-1-26 11:03

lugl4313820 发表于 2023-1-26 07:39
研究了好久，总算是成功实现了LPBAM的测试。感觉STM32U5的这几个新功能都有些难点。上个测试TrustZone我觉 ...

客气了，互相学习，我也经常看你的测评贴<img height="28" src="https://bbs.eeworld.com.cn/static/editor/plugins/hkemoji/sticker/facebook/grinning-face-with-smiling-eyes_1f601.png" width="28" />

okhxyyo 发表于 2023-2-2 14:09

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