第二十一章 待机唤醒实验
本章我们将向大家介绍STM32的待机唤醒功能。在本章中，我们将使用WK_UP按键来实现唤醒和进入待机模式的功能，然后使用DS0指示状态。本章将分为如下几个部分：
21.1 STM32待机模式简介
21.2 硬件设计
21.3 软件设计
21.4 下载验证
21.1 STM32待机模式简介 很多单片机都有低功耗模式，STM32也不例外。在系统或电源复位以后，微控制器处于运行状态。运行状态下的HCLK为CPU提供时钟，内核执行程序代码。当CPU不需继续运行时，可以利用多个低功耗模式来节省功耗，例如等待某个外部事件时。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的3种低功耗模式我们在5.2.4节有粗略介绍，这里我们再回顾一下。
STM32的低功耗模式有3种：
1)睡眠模式（CM3内核停止，外设仍然运行）
2)停止模式（所有时钟都停止）
3)待机模式（1.8V内核电源关闭）
在运行模式下，我们也可以通过降低系统时钟关闭APB和AHB总线上未被使用的外设的时钟来降低功耗。三种低功耗模式一览表见表21.1.1所示：
表21.1.1 STM32低功耗一览表
在这三种低功耗模式中，最低功耗的是待机模式，在此模式下，最低只需要2uA左右的电流。停机模式是次低功耗的，其典型的电流消耗在20uA左右。最后就是睡眠模式了。用户可以根据自己的需求来决定使用哪种低功耗模式。
本章，我们仅对STM32的最低功耗模式-待机模式，来做介绍。待机模式可实现STM32的最低功耗。该模式是在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和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。
那么我们如何进入待机模式呢？其实很简单，只要按图21.1.1所示的步骤执行就可以了：
图21.1.1 STM32进入及退出待机模式的条件
图21.1.1还列出了退出待机模式的操作，从图21.1.1可知，我们有4种方式可以退出待机模式，即当一个外部复位(NRST引脚)、IWDG复位、WKUP引脚上的上升沿或RTC闹钟事件发生时，微控制器从待机模式退出。从待机唤醒后，除了电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)，所有寄存器被复位。
从待机模式唤醒后的代码执行等同于复位后的执行(采样启动模式引脚，读取复位向量等)。电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)将会指示内核由待机状态退出。
在进入待机模式后，除了复位引脚以及被设置为防侵入或校准输出时的TAMPER引脚和被使能的唤醒引脚（WK_UP脚），其他的IO引脚都将处于高阻态。
图21.1.1已经清楚的说明了进入待机模式的通用步骤，其中涉及到2个寄存器，即电源控制寄存器（PWR_CR）和电源控制/状态寄存器（PWR_CSR）。下面我们介绍一下这两个寄存器：
电源控制寄存器（PWR_CR），该寄存器的各位描述如图21.1.2所示：
图21.1.2 PWR_CR寄存器各位描述
这里我们通过设置PWR_CR的PDDS位，使CPU进入深度睡眠时进入待机模式，同时我们通过CWUF位，清除之前的唤醒位。电源控制/状态寄存器（PWR_CSR）的各位描述如图21.1.3所示：
图21.1.3 PWR_ CSR寄存器各位描述
这里，我们通过设置PWR_CSR的EWUP位，来使能WKUP引脚用于待机模式唤醒。我们还可以从WUF来检查是否发生了唤醒事件。不过本章我们并没有用到。
通过以上介绍，我们了解了进入待机模式的方法，以及设置WK_UP引脚用于把STM32从待机模式唤醒的方法。具体步骤如下：
1）设置SLEEPDEEP位。
该位在系统控制寄存器（SCB_SCR）的第二位（详见《CM3权威指南》，第182页表13.1），我们通过设置该位，作为进入待机模式的第一步。
2）使能电源时钟，设置WK_UP引脚作为唤醒源。
因为要配置电源控制寄存器，所以必须先使能电源时钟。然后再设置PWR_CSR的EWUP位，使能WK_UP用于将CPU从待机模式唤醒。
3）设置PDDS位，执行WFI指令，进入待机模式。
接着我们通过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中断的到来。
4）最后编写WK_UP中断函数。
因为我们通过WK_UP中断（PA0中断）来唤醒CPU，所以我们有必要设置一下该中断函数，同时我们也通过该函数里面进入待机模式。
通过以上几个步骤的设置，我们就可以使用STM32的待机模式了，并且可以通过WK_UP来唤醒CPU，我们最终要实现这样一个功能：通过长按（3秒）WK_UP按键开机，并且通过DS0的闪烁指示程序已经开始运行，再次长按该键，则进入待机模式，DS0关闭，程序停止运行。类似于手机的开关机。
21.2硬件设计 本实验用到的硬件资源有：
1） 指示灯DS0
2） WK_UP按键
本章，我们使用了WK_UP按键用于唤醒和进入待机模式。然后通过DS0来指示程序是否在运行。这两个硬件的连接前面均有介绍。
21.3软件设计 找到上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个WKUP的文件夹。然后打开USER文件夹下的工程，新建一个wkup.c的文件和wkup.h的头文件，保存在WKUP文件夹下，并将WKUP文件夹加入头文件包含路径。
打开wkup.c，输入如下代码：
#include "wkup.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
//系统进入待机模式
void Sys_Enter_Standby(void)
{
//关闭所有外设(根据实际情况写)
RCC->APB2RSTR|=0X01FC;//复位所有IO口
Sys_Standby();//进入待机模式
}
//检测WKUP脚的信号
//返回值1:连续按下3s以上
// 0:错误的触发
u8 Check_WKUP(void)
{
u8 t=0;
u8 tx=0;//记录松开的次数
LED0=0; //亮灯DS0
while(1)
{
if(WKUP_KD)//已经按下了
{
t++;
tx=0;
}else
{
tx++; //超过300ms内没有WKUP信号
if(tx>3)
{
LED0=1;
return 0;//错误的按键,按下次数不够
}
}
delay_ms(30);
if(t>=100)//按下超过3秒钟
{
LED0=0; //点亮DS0
return 1; //按下3s以上了
}
}
}
//中断,检测到PA0脚的一个上升沿.
//中断线0线上的中断检测
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
EXTI->PR=1<<0; //清除LINE10上的中断标志位
if(Check_WKUP())//关机?
{
Sys_Enter_Standby();
}
}
//PA0 WKUP唤醒初始化
void WKUP_Init(void)
{
RCC->APB2ENR|=1<<2; //先使能外设IO PORTA时钟
RCC->APB2ENR|=1<<0; //开启辅助时钟
GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0; //PA0设置成输入
Ex_NVIC_Config(GPIO_A,0,RTIR); //PA0上升沿触发
//(检查是否是正常开)机
if(Check_WKUP()==0)Sys_Standby(); //不是开机,进入待机模式
MY_NVIC_Init(2,2,EXTI0_IRQChannel,2); //抢占2，子优先级2，组2
}
这里我们要注释掉exti.c里面的void EXTI0_IRQHandler(void)函数，因为该函数里面也有一个void EXTI0_IRQHandler(void)函数，如果不删除，MDK就会报错。该部分代码比较简单，我们在这里说明两点：1，在void Sys_Enter_Standby(void)函数里面，我们要在进入待机模式前把所有开启的外设全部关闭，我们这里仅仅复位了所有的IO口，使得IO口全部为浮空输入。其他外设（比如ADC等），大家根据自己所开启的情况进行一一关闭就可，这样才能达到最低功耗！2，在void WKUP_Init(void)函数里面，我们要先判断WK_UP是否按下了3秒钟，来决定要不要开机，如果没有按下3秒钟，程序直接就进入了待机模式。所以在下载完代码的时候，是看不到任何反应的。我们必须先按WK_UP按键3秒钟以开机，才能看到DS0闪烁。
保存wkup.c，并加入到HARDWARE组下，然后我们在wkup.h里面加入如下代码：
#ifndef __WKUP_H
#define __WKUP_H
#include "sys.h"
#define WKUP_KD PAin(0) //PA0 检测是否外部WK_UP按键按下
u8 Check_WKUP(void); //检测WKUP脚的信号
void WKUP_Init(void); //PA0 WKUP唤醒初始化
void Sys_Enter_Standby(void); //系统进入待机模式
#endif
该部分代码，也很简单，我们就不多说了。最后我们在test.c里面修改main函数如下：
int main(void)
{
Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
uart_init(72,9600); //串口初始化为9600
delay_init(72); //延时初始化
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
WKUP_Init(); //初始化WK_UP按键，同时检测是否正常开机？
LCD_Init(); //初始化LCD
usmart_dev.init(72); //初始化USMART
RTC_Init(); //RTC初始化
POINT_COLOR=RED;
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Warship STM32");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"WKUP TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2012/9/7");
while(1)
{
LED0=!LED0;
delay_ms(250);
}
}
这里我们先初始化LED和WK_UP按键（通过WKUP_Init（）函数初始化），在死循环里面等待WK_UP中断的到来，在得到中断后，在中断函数里面判断WK_UP按下的时间长短，来决定是否进入待机模式。在WKUP_Init函数里面，我们有检测WK_UP是否按下3秒来决定是否开机，这点在前面已经介绍了。大家在下载完代码的时候要注意一下。
21.4下载与测试 在代码编译成功之后，下载代码到ALIENTEK战舰STM32开发板上，此时，看到开发板DS0亮了一下（Check_WKUP函数执行了LED0=0的操作），就没有反应了。其实这是正常的，在程序下载完之后，开发板不能检测到WK_UP的持续按下，所以直接进入待机模式，看起来和没有下载代码一样。此时，我们长按WK_UP按键3秒钟左右，可以看到DS0开始闪烁。然后再长按WK_UP，DS0会灭掉，程序再次进入待机模式。
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