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【正点原子STM32连载】 第二十八章 低功耗实验摘自【正点原子】STM32F103 战舰开发指南V1.2
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第二十八章 低功耗实验
本章，我们将介绍STM32F103的电源控制（PWR），并实现低功耗模式相关功能。我们将通过四个实验来学习并实现低功耗相关功能，分别是PVD电压监控实验、睡眠模式实验、停止模式实验和待机模式实验。
本章分为如下几个小节：
28.1 电源控制（PWR）简介
28.2 PVD电压监控实验
28.3 睡眠模式实验
28.4 停止模式实验
28.5 待机模式实验
28.1 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：VDDA供电区域、VDD供电区域、1.8V供电区域、后备供电区域。
电源监控：POR/PDR监控器、PVD监控器。
电源管理：低功耗模式。
下面将分别对这3个特性进行简单介绍。
28.1.1 电源系统
为了方便对电源系统进行管理，设计者把STM32的内核和外设等器件跟据功能划分了不同的电源区域，具体如图28.1.1.1所示。
图28.1.1.1 电源概述框图
在电源概述框图中我们划分了3个区域①②③，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。下面分别进行简单介绍：
①独立的A/D转换器供电和参考电压（VDDA供电区域）
VDDA供电区域，主要是ADC电源以及参考电压，STM32的ADC模块配备独立的供电方式，使用了VDDA引脚作为输入，使用VSSA引脚作为独立地连接，VREF引脚为提供给ADC的参考电压。
②电压调节器（VDD /1.8V供电区域）
电压调节器是STM32的电源系统中最核心部分，连接VDD供电区域和1.8供电区域。VDD供电来自于VSS和VDD，给I/O电路以及待机电路供电，电压调节器主要为备份域以及待机电路以外的所有数字电路供电，其中包括内核、数字外设以及RAM，调节器的输出电压约为1.8V，因此由调压器供电的区域称为1.8V供电区域。
电压调节器根据应用方式不同有三种不同的工作模式。在运行模式下，调节器以正常工作模式为内核、内存和外设提供1.8V；在停止模式下，调节器以低功耗模式提供1.8V电源，以保存寄存器和SRAM的内容。在待机模式下，调节器停止供电，除了备用电路和备份域外，寄存器和SRAM的内容全部丢失。
③电池备份区域（后备供电区域）
电池备份区域也就是后备供电区域，使用电池或者其他电源连接到VBAT脚上，当VDD断电时，可以保存备份寄存器的内容和维持RTC的功能。同时VBAT引脚也为RTC和LSE振荡器供电，这保证了当主要电源被切断时，RTC能够继续工作。切换到VBAT供电由复位模块中的掉电复位功能控制。
28.1.2 电源监控
电源监控的部分我们主要关注PVD监控器，此外还需要知道上电复位(POR)/掉电复位(PDR)。其他部分的内容请大家查看《STM32F10xxx参考手册_V10（中文版）.pdf》第4.2节（38页）。
上电复位(POR)/掉电复位(PDR)
上电时，当VDD低于指定VPOR阈值时，系统无需外部复位电路便会保持复位模式。一旦VDD电源电压高于VPOR阈值，系统便会退出复位状态，芯片正常工作。掉电时，当VDD低于指定VPDR阈值时，系统就会保持复位模式。如图28.1.2.1所示，RESET为上电复位信号。
注意：POR与PDR的复位电压阈值是固定的，VPOR阈值（典型值）为1.92V，VPDR阈值（典型值）为1.88V。
图28.1.2.1 上电复位/掉电复位波形
可编程电压检测器(PVD)
上面介绍的POR、PDR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（PWR_CR）中的PLS[2:0]位所选的VPVD阈值进行比较。其中PWR_CSR寄存器中的PVDO位决定了VDD是高于VPVD还是低于VPVD，本实验中配置的是VDD低于VPVD阈值这个条件。当检测到电压低于VPVD阈值时，如果使能EXTI16线中断，即使能PVD中断，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。PVD阀值检测波形，如图28.1.2.2所示。
图28.1.2.2 PVD检测波形
PVD阀值有8个等级，有上升沿和下降沿的区别，具体由PWR_CSR寄存器中的PVDO位决定。PVD阈值等级表具体如表28.1.2.1所示。
表28.1.2.1 PVD阀值等级
28.1.3 电源管理
电源管理的部分我们要关注低功耗模式，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。
表28.1.3.1 低功耗模式汇总
下面对睡眠模式、停止模式和待机模式，分开介绍。
1、睡眠模式
进入睡眠模式，Cortex_M3内核停止，所有外设包括Cortex_M3核心的外设，如NVIC、系统时钟（SysTick）等仍在运行，有两种进入睡眠模式的模式WFI和WFE。WFI(Wait for interrupt)和WFE(Wait for event)是内核指令，会调用一些汇编指令，我们会使用即可，更详细的描述可以查看《CM3权威指南》。睡眠后唤醒的方式即由等待“中断”唤醒和“事件”唤醒。
表28.1.3.2 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，所有的外设也就停止了工作。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。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3.8uA左右。
那么我们如何进入待机模式呢？其实很简单，只要按表28.1.3.3所示的步骤执行就可以了：
28.2 PVD电压监控实验
本小节我们来学习PVD电压监控实验，该部分的知识点内容请回顾28.1.2电源监控。我们直接从寄存器介绍开始。
28.2.1 PWR寄存器
本实验用到PWR的部分寄存器，在《STM32F10XXX参考手册(中文版)》的4.4小节可以找到PWR寄存器描述。这里我们只介绍PVD电压监控实验用到的PWR控制寄存器（PWR_CR），还有就是我们要用到EXTI16线中断，所以还要配置EXTI相关的寄存器，具体如下：
PWR控制寄存器（PWR_CR）
PWR控制寄存器描述如图28.2.1.1所示：
图28.2.1.1 PWR_CR寄存器（部分）
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。
这个寄存器还有其它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。
EXTI中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR）
EXTI中断屏蔽寄存器描述如图28.2.1.2所示：
图28.2.1.2 EXTI_IMR寄存器
我们要使用到EXTI16线中断，所以MR16位要置1，即开放来自EXTI16线的中断请求。
EXTI上升沿触发选择寄存器（EXTI_RTSR）
EXTI上升沿触发选择寄存器描述如图28.2.1.3所示：
图28.2.1.3 EXTI_RTSR寄存器
我们要使用到EXTI16线中断，所以TR16位要置1，即允许EXTI16线的上升沿触发。
EXTI下降沿触发选择寄存器（EXTI_FTSR）
EXTI下降沿触发选择寄存器描述如图28.2.1.4所示：
图28.2.1.4 EXTI_FTSR寄存器
我们要使用到EXTI16线中断，所以TR16位要置1，即允许EXTI16线上的下降沿触发。
EXTI挂起寄存器（EXTI_PR）
EXTI挂起寄存器描述如图28.2.1.5所示：
图28.2.1.5 EXTI_PR寄存器
EXTI挂起寄存器EXTI_PR管理的是EXTI0线到EXTI19线的中断标志位。在PVD中断服务函数里面，我们记得要对PR16位写1，来清除EXTI16线的中断标志。
28.2.2 硬件设计
- 例程功能
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。 - 硬件资源
1）LED灯
LED0 – PB5
LED1 – PE5
2）PVD(可编程电压监测器)
3）正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动) - 原理图
PVD属于STM32F103的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。我们通过LED0和LCD来指示进入PVD中断的情况。
28.2.3 程序设计
28.2.3.1 PWR的HAL库驱动
PWR在HAL库中的驱动代码在stm32f1xx_hal_pwr.c文件（及其头文件）中。 - HAL_PWR_ConfigPVD函数
PVD的初始化函数，其声明如下：
void HAL_PWR_ConfigPVD (PWR_PVDTypeDef *sConfigPVD);
函数描述：
用于初始化PWR。
函数形参：
形参1是PWR_PVDTypeDef结构体类型变量，其定义如下：
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_CR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。
函数返回值：
无
PVD电压监控配置步骤
1）配置PVD，使能PVD时钟。
调用HAL_PWR_ConfigPVD函数配置PVD，包括检测电压级别、使用中断线触发方式等。
2）使能PVD检测，配置PVD/AVD中断优先级，开启PVD中断。
通过HAL_PWR_EnablePVD函数使能PVD检测。
通过HAL_NVIC_EnableIRQ函数使能PVD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。
PVD中断服务函数为PVD_IRQHandler，当发生中断的时候，程序就会执行中断服务函数。HAL库有专门的PVD中断处理函数，我们只需要在PVD中断服务函数里面调用HAL_PWR_PVD_IRQHandler()函数，然后逻辑代码在PVD中断服务回调函数HAL_PWR_PVDCallback中编写，详见本例程源码。
28.2.3.2 程序流程图
图28.2.3.2.1 PVD电压监控实验程序流程图
28.2.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。PWR源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。该章节有四个实验，每一个实验的代码都是在上一个实验后面追加。
pwr.h头文件只有函数声明，下面直接开始介绍pwr.c的程序，首先是PVD初始化函数。
/**
* @brief 初始化PVD电压监视器
* @param pls: 电压等级(PWR_PVD_detection_level)
* @arg PWR_PVDLEVEL_0,2.2V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_1,2.3V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_2,2.4V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_3,2.5V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_4,2.6V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_5,2.7V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_6,2.8V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_7,2.9V;
* @retval 无
*/
void pwr_pvd_init(uint32_t pls)
{
PWR_PVDTypeDef pwr_pvd = {0};
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); /* 使能PWR时钟 */
pwr_pvd.PVDLevel = pls; /* 检测电压级别 */
/* 使用中断线的上升沿和下降沿双边缘触发 */
pwr_pvd.Mode = PWR_PVD_MODE_IT_RISING_FALLING;
HAL_PWR_ConfigPVD(&pwr_pvd);
HAL_NVIC_SetPriority(PVD_IRQn, 3 ,3);
HAL_NVIC_EnableIRQ(PVD_IRQn);
HAL_PWR_EnablePVD(); /* 使能PVD检测 */
}
这里需要注意的就是PVD中断线选择的是上升沿和下降沿双边沿触发，其他的内容前面已经讲过。
下面介绍的是PVD中断服务函数及其回调函数，函数定义如下：
/**
* @brief PVD中断服务函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void PVD_IRQHandler(void)
{
HAL_PWR_PVD_IRQHandler();
}
/**
* @brief PVD中断服务回调函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void HAL_PWR_PVDCallback(void)
{
if (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_PVDO)) /* 电压比PLS所选电压还低 */
{
/* LCD显示电压低 */
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "PVD Low Voltage!", RED);
LED1(0); /* 点亮LED1, 表明电压低了 */
}
else
{
/* LCD显示电压正常 */
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "PVD Voltage OK! ", BLUE);
LED1(1); /* 灭掉绿灯 */
}
}
HAL_PWR_PVDCallback回调函数中首先是判断VDD电压是否比PLS所选电压还低，是的话，就在LCD显示PVD Low Voltage!并且点亮LED1，否则，在LCD显示PVD Voltage OK!并且关闭LED1。
在main函数里面编写如下代码：
int main(void)
{
uint8_t t = 0;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
pwr_pvd_init(PWR_PVDLEVEL_7); /* PVD 2.9V检测 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "PVD TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
/* 默认LCD显示电压正常 */
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "PVD Voltage OK! ", BLUE);
while (1)
{
if ((t % 20) == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
t++;
}
}
这里我们选择PVD的检测电压阀值为2.9V，其他的代码很好理解，最后下载验证一下。
28.2.4 下载验证
下载代码后，默认LCD屏会显示"PVD Voltage OK!“，当供电电压过低，则LED1会点亮，并且LCD屏会显示PVD Low Voltage!。当开发板供电正常，LED1会熄灭，LCD屏会继续显示"PVD Voltage OK!”。
28.3 睡眠模式实验
本小节我们来学习睡眠模式实验，该部分的知识点内容请回顾28.1.2.3电源管理。我们直接从寄存器介绍开始。
28.3.1 EXTI寄存器
本实验我们用到外部中断来唤醒睡眠模式。进入睡眠模式很简单，直接调用内核指令WFI（参考28.1.3电源管理对这个指令的讲解）即可进入。用外部中断唤醒，就要在进入睡眠模式前，先对外部中断进行配置。例如，使能中断线（EXTI_IMR），使用何种触发模式（EXTI_FTSR/EXTI_RTSR）。当中断触发（即EXTI_PR中某位能查询到1），跳转到中断服务函数里，最后还得手动清除该标记即（EXTI_PR中对某位进行置1处理）。
EXTI中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR）
EXTI中断屏蔽寄存器描述如图28.3.1.1所示：
图28.3.1.1 EXTI_IMR寄存器
本实验使用WK_UP（PA0）唤醒，即EXTI0线中断，所以在外部中断服务函数要把MR0位置1。
EXTI上升沿触发选择寄存器（EXTI_RTSR）
EXTI上升沿触发选择寄存器描述如图28.3.1.2所示：
图28.3.1.2 EXTI_RTSR寄存器
我们要使用到EXTI0线中断，所以TR0位要置1，即EXTI0使用的是上升沿进行触发。
EXTI挂起寄存器（EXTI_PR）
EXTI挂起寄存器描述如图28.3.1.3所示：
图28.3.1.3 EXTI_PR寄存器
在EXTI0中断服务函数里面，需要清除EXTI0中断标记，即对PR0位写1。
28.3.2 硬件设计
- 例程功能
LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，LED1点亮，提示进入睡眠模式，此时LED0不再闪烁，说明已经进入睡眠模式。按下按键WK_UP后，LED1熄灭，提示退出睡眠模式，此时LED0继续闪烁，说明已经退出睡眠模式。 - 硬件资源
1）LED灯
LED0 – PB5 LED1 – PE5
2）独立按键
KEY0 – PE4 WK_UP - PA0
3）电源管理(低功耗模式 - 睡眠模式)
4）正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动) - 原理图
PWR属于STM32F103的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。我们通过KEY0让CPU进入睡眠模式，再通过WK_UP 触发EXTI中断来唤醒CPU。LED0指示程序是否执行，LED1指示CPU是否进入睡眠模式。
28.3.3 程序设计
28.3.3.1 PWR的HAL库驱动 - HAL_PWR_EnterSLEEPMode函数
进入睡眠模式函数，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（该形参在该函数中没有实质用处）。
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。我们选择前者，这两个指令的区别，请参考本教程28.1.3电源管理的描述。
函数返回值：
无
睡眠模式配置步骤
1）配置唤醒睡眠模式的方式
这里我们用外部中断的方式唤醒睡眠模式，所以这里需要配置一个外部中断功能，我们用WK_UP按键作为中断触发源，接下来就是配置PA0（连接按键WK_UP）。
通过__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE函数使能GPIOA的时钟。
通过HAL_GPIO_Init函数配置PA0为上升沿触发检测的外部中断模式，开启下拉电阻等。
通过HAL_NVIC_EnableIRQ函数使能EXTI0中断。
通过HAL_NVIC_SetPriority函数设置中断优先级。
编写EXTI0_IRQHandle中断函数，在中断服务函数中调用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler函数。
最后编写HAL_GPIO_EXTI_Callback回调函数。由于前面已经介绍过外部中断的配置步骤，这里就介绍到这里，详见本例程源码。
2）进入CPU睡眠模式
通过HAL_PWR_EnterSLEEPMode函数进入睡眠模式。
3）通过按下按键触发外部中断唤醒睡眠模式
在本实验中，通过按下KEY0按键进入睡眠模式，然后通过按下WK_UP按键触发外部中断唤醒睡眠模式。
28.3.3.2 程序流程图
图28.3.3.2.1 睡眠模式实验程序流程图
28.3.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。PWR源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。睡眠模式实验代码在电压监控实验源码后追加。
首先看本实验在pwr.h头文件定义的几个宏定义：
/* PWR WKUP 按键 引脚和中断 定义
- 我们通过WK_UP按键唤醒 MCU, 因此必须定义这个按键及其对应的中断服务函数
*/
#define PWR_WKUP_GPIO_PORT GPIOA
#define PWR_WKUP_GPIO_PIN GPIO_PIN_0
#define PWR_WKUP_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();}while(0)
#define PWR_WKUP_INT_IRQn EXTI0_IRQn
#define PWR_WKUP_INT_IRQHandler EXTI0_IRQHandler
这些定义是WK_UP按键的相关宏定义，以及其对应的外部中断线0的相关定义。
pwr.h头文件就介绍这部分的程序，下面是pwr.c文件，先看低功耗模式下的按键初始化函数，其定义如下：
/**
* @brief 低功耗模式下的按键初始化(用于唤醒睡眠模式/停止模式)
* @param 无
* @retval 无
*/
void pwr_wkup_key_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
PWR_WKUP_GPIO_CLK_ENABLE(); /* WKUP时钟使能 */
gpio_init_struct.Pin = PWR_WKUP_GPIO_PIN; /* WKUP引脚 */
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING; /* 中断,上升沿 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN; /* 下拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(PWR_WKUP_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* WKUP引脚初始化 */
HAL_NVIC_SetPriority(PWR_WKUP_INT_IRQn, 2, 2); /* 抢占优先级2，子优先级2 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(PWR_WKUP_INT_IRQn);
}
该函数初始化WK_UP按键（PA0），并设置上升沿触发的外部中断线0，最后设置中断优先级并使能外部中断线0。
下面介绍的是进入CPU睡眠模式函数，其定义如下：
/**
* @brief 进入CPU睡眠模式
* @param 无
* @retval 无
*/
void pwr_enter_sleep(void)
{
/* 进入睡眠模式 */
HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
}
函数内直接调用HAL_PWR_EnterSLEEPMode函数使用WFI指令进入睡眠模式。
下面介绍的是WK_UP按键外部中断服务函数及其回调函数，函数定义如下：
/**
* @brief WK_UP按键 外部中断服务程序
* @param 无
* @retval 无
*/
void PWR_WKUP_INT_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(PWR_WKUP_GPIO_PIN);
}
/**
* @brief 外部中断回调函数
* @param GPIO_Pin:中断线引脚
* @note 此函数会被PWR_WKUP_INT_IRQHandler()调用
* @retval 无
*/
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
if (GPIO_Pin == PWR_WKUP_GPIO_PIN)
{
/* HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()函数已经为我们清除了中断标志位，
所以我们进了回调函数可以只关注中断时的控制逻辑，不用再操作寄存器 */
}
}
在WK_UP按键外部中断服务函数中我们调用HAL库的HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler函数来处理外部中断。该函数会调用__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT函数取消屏蔽对应的外部中断线位，这里是EXTI_IMR寄存器相应位，还有其他寄存器控制其他外部中断线。我们只是唤醒睡眠模式而已，不需要其他的逻辑程序，所以HAL_GPIO_EXTI_Callback回调函数可以什么都不用做，甚至也可以不重新定义这个回调函数（屏蔽该回调函数也可以）。
最后在main.c里面编写如下代码：
int main(void)
{
uint8_t t = 0;
uint8_t key = 0;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
pwr_wkup_key_init(); /* 唤醒按键初始化 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "SLEEP TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Enter SLEEP MODE", RED);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "KEY_UP:Exit SLEEP MODE", RED);
while (1)
{
key = key_scan(0);
if (key == KEY0_PRES)
{
LED1(0); /* 点亮绿灯,提示进入睡眠模式 */
pwr_enter_sleep(); /* 进入睡眠模式 */
LED1(1); /* 关闭绿灯,提示退出睡眠模式 */
}
if ((t % 20) == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
t++;
}
}
该部分程序，功能就是按下KEY0后，点亮LED1，进入睡眠模式。然后一直等待外部中断唤醒，当按下按键WK_UP，就触发外部中断，睡眠模式就被唤醒，然后继续执行后面的程序，关闭LED1等。
28.3.4 下载验证
下载代码后，LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，LED1点亮，提示进入睡眠模式，此时LED0不再闪烁，说明已经进入睡眠模式。按下按键WK_UP后，LED1熄灭，提示退出睡眠模式，此时LED0继续闪烁，说明已经退出睡眠模式。
28.4 停止模式实验
本小节我们来学习停止模式实验，该部分的知识点内容请回顾28.1.2.3电源管理。我们直接从寄存器介绍开始。
28.4.1 PWR寄存器
本实验我们用到外部中断来唤醒停止模式。我们用到WFI指令进入停止模式，这个后面会讲，进入停止模式后，使用外部中断唤醒。外部中断部分内容参照睡眠模式即可，都是共用同样的配置。
下面主要介绍PWR_CR寄存器相关位。
PWR控制寄存器（PWR_CR）
PWR的控制寄存器描述如图28.4.1.1所示：
在这里插入图片描述
图28.4.1.1 PWR_CR寄存器
通过PDDS位选择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，电压调节器有两种模式：开启或者低功耗，选择低功耗模式，即LPDS置1。
系统控制寄存器（SCB_SCR）
系统控制寄存器描述如图28.4.1.2所示：
图28.4.1.2 系统控制寄存器
该寄存器存在于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。
28.4.2 硬件设计
- 例程功能
LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，LED1点亮，提示进入停止模式，此时LED0不再闪烁，说明已经进入停止模式。按下按键WK_UP后，LED1熄灭，提示退出停止模式，此时LED0继续闪烁，说明已经退出停止模式。 - 硬件资源
1）LED灯
LED0 – PB5
LED1 – PE5
2）独立按键
KEY0 – PE4
WK_UP - PA0
3）电源管理(低功耗模式–停止模式)
4）正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动) - 原理图
PWR属于STM32F103的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。我们通过KEY0让CPU进入停止模式，再通过WK_UP 触发EXTI中断来唤醒CPU。LED0指示程序是否执行，LED1指示CPU是否进入停止模式。
28.4.3 程序设计
28.4.3.1 PWR的HAL库驱动 - HAL_PWR_EnterSTOPMode函数
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表示稳压器处于正常模式，PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON表示稳压器处于低功耗模式。对应的是PWR_CR1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28.1.3小节的知识。
函数返回值：
无
停止模式配置步骤
1）配置唤醒停止模式的方式
这里我们用外部中断的方式唤醒停止模式，所以这里需要配置一个外部中断功能，我们用WK_UP按键作为中断触发源，接下来就是配置PA0（连接按键WK_UP）。
通过__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE函数使能GPIOA的时钟。
通过HAL_GPIO_Init函数配置PA0为上升沿触发检测的外部中断模式，开启下拉电阻等。
通过HAL_NVIC_EnableIRQ函数使能EXTI0中断。
通过HAL_NVIC_SetPriority函数设置中断优先级。
编写EXTI0_IRQHandle中断函数，在中断服务函数中调用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler。
最后编写HAL_GPIO_EXTI_Callback回调函数。由于前面已经介绍过外部中断的配置步骤，这里就介绍到这里，详见本例程源码。
2）进入CPU停止模式
通过HAL_PWR_EnterSTOPMode函数进入停止模式。
3）通过按下按键触发外部中断唤醒停止模式
在本实验中，通过按下KEY0按键进入停止模式，然后通过按下WK_UP按键触发外部中断唤醒停止模式。
28.4.3.2 程序流程图
图28.4.3.2.1 停止模式实验程序流程图
28.4.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。PWR源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。停止模式实验代码在睡眠模式实验源码后追加。
首先看pwr.h头文件，因为我们还是用到WK_UP对应的外部中断线来唤醒停止模式的CPU，pwr.h头文件的WK_UP按键对应的宏定义我们也是用到的，上个实验已经讲过，这里不再赘述。下面是pwr.c文件，WK_UP按键的相关函数我们还是用上个实验的，我们主要介绍进入停止模式函数，其定义如下：
/**
* @brief 进入停止模式
* @param 无
* @retval 无
*/
void pwr_enter_stop(void)
{
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
/* 进入停止模式，设置稳压器为低功耗模式，等待中断唤醒 */
HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
}
该函数因为涉及对电源控制寄存器的操作，所以先调用__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE函数使能PWR时钟，然后调用HAL_PWR_EnterSTOPMode函数进入停止模式，形参1即PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON设置稳压器为低功耗模式，形参2则是选择WFI指令。
最后在main.c里面编写如下代码：
int main(void)
{
uint8_t t = 0;
uint8_t key = 0;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
pwr_wkup_key_init(); /* 唤醒按键初始化 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "STOP TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Enter STOP MODE", RED);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "KEY_UP:Exit STOP MODE", RED);
while (1)
{
key = key_scan(0);
if (key == KEY0_PRES)
{
LED1(0); /* 点亮绿灯,提示进入停止模式 */
pwr_enter_stop(); /* 进入停止模式 */
/* 从停止模式唤醒, 需要重新设置系统时钟, 72Mhz */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
LED1(1); /* 关闭绿灯,提示退出停止模式 */
}
if ((t % 20) == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
t++;
}
}
该部分程序，功能就是按下KEY0后，点亮LED1，进入停止模式。然后一直等待外部中断唤醒，当按下按键WK_UP，就触发外部中断，停止模式就被唤醒，然后继续执行后面的程序，重新设置系统时钟72MHZ和延时初始化，关闭LED1等。
28.4.4 下载验证
下载代码后，LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，LED1点亮，提示进入停止模式，此时LED0不再闪烁，说明已经进入停止模式。按下按键WK_UP后，LED1熄灭，提示退出停止模式，此时LED0继续闪烁，说明已经退出停止模式。
28.5 待机模式实验
本小节我们来学习待机模式实验，该部分的知识点内容请回顾28.1.2.3电源管理。我们直接从寄存器介绍开始。
28.5.1 PWR寄存器
本实验是先对相关的电源控制寄存器配置待机模式的参数，然后通过WFI指令进入待机模式，使用WKUP引脚的上升沿来唤醒（这是特定的唤醒源）。
下面主要介绍本实验用到的寄存器，系统控制寄存器的部分与上一实验一致，就不介绍了
PWR控制寄存器（PWR_CR）
PWR的控制寄存器描述如图28.5.1.1所示：
图28.5.1.1 PWR_CR寄存器
这里我们通过设置PDDS位，使CPU进入深度睡眠时进入待机模式，同时，我们需要通过CWUF位清除之前的唤醒位。
电源控制/状态寄存器（PWR_CSR）
电源控制/状态寄存器描述如图28.5.1.2所示：
图28.5.1.1 PWR_CSR寄存器
该寄存器我们只关心EWUP位，设置EWUP为1，即WKUP引脚作为待机模式的唤醒源。
28.5.2 硬件设计
- 例程功能
LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，进入待机模式，待机模式下大部分引脚处于高阻态，所以说这时候LED0会熄灭，TFTLCD也会熄灭。按下WK_UP按键后，退出待机模式（相当于复位操作），程序重新执行，LED0继续闪烁，TFTLCD屏点亮。 - 硬件资源
1）LED灯
LED0 – PB5
2）独立按键
KEY0 – PE4
WK_UP - PA0
3）电源管理(低功耗模式 – 待机模式)
4）正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动) - 原理图
PWR属于STM32F103的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。我们通过KEY0让CPU进入待机模式，再通过WK_UP上升沿来唤醒CPU。LED0指示程序是否执行。
28.5.3 程序设计
28.5.3.1 PWR的HAL库驱动 - HAL_PWR_EnableWakeUpPin函数
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); - HAL_PWR_EnterSTANDBYMode函数
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上升沿的到来。
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：
涉及到操作PWR寄存器的内容，所以首先先进行PWR时钟的初始化，用__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE函数实现。
通过HAL_PWR_EnableWakeUpPin函数使能WKUP的唤醒功能。
通过__HAL_PWR_CLEAR_FLAG函数清除唤醒标记，详看源码。
通过HAL_PWR_EnterSTANDBYMode函数进入待机模式。
2）通过WKUP引脚上升沿触发唤醒睡眠模式
在本实验中，通过按下KEY0按键进入待机模式，然后通过按下WK_UP按键，使用待机模式中的WKUP引脚上升沿的唤醒信号，而不是普通的外部中断，唤醒待机模式。
28.5.3.2 程序流程图
图28.4.3.2.1 待机模式实验程序流程图
28.5.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。PWR源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。待机模式实验代码在停止模式实验源码后追加。
pwr.h头文件上的宏定义我们是没有用到的，这里我们使用的是特定唤醒源，与外部中断无关。下面是pwr.c文件，我们主要介绍进入待机模式函数，其定义如下：
/**
* @brief 进入待机模式
* @param 无
* @retval 无
*/
void pwr_enter_standby(void)
{
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); /* 使能电源时钟 */
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1); /* 使能KEY_UP引脚的唤醒功能 */
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU); /* 需要清此标记，否则将保持唤醒状态 */
HAL_PWR_EnterSTANDBYMode(); /* 进入待机模式 */
}
该函数首先是调用__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE来使能PWR时钟，然后调用函数HAL_PWR_EnableWakeUpPin用来设置WK_UP引脚作为唤醒源。在进入待机模式前，还得调用__HAL_PWR_CLEAR_FLAG函数清除一下唤醒标志，要不然会保持唤醒状态。最后调用函数HAL_PWR_EnterSTANDBYMode进入待机模式。
最后在main.c里面编写如下代码：
int main(void)
{
uint8_t t = 0;
uint8_t key = 0;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
pwr_wkup_key_init(); /* 唤醒按键初始化 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "STANDBY TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Enter STANDBY MODE", RED);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "KEY_UP:Exit STANDBY MODE", RED);
while (1)
{
key = key_scan(0);
if (key == KEY0_PRES)
{
pwr_enter_standby(); /* 进入待机模式 */
/* 从待机模式唤醒相当于系统重启(复位), 因此不会执行到这里 */
}
if ((t % 20) == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
t++;
}
}
该部分程序，经过一系列初始化后，判断到KEY0按下就调用pwr_enter_standby函数进入待机模式，然后等待按下WK_UP按键产生WKUP上升沿唤醒CPU。注意待机模式唤醒后，系统会进行复位。
28.5.4 下载验证
下载代码后，LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，TFTLCD屏熄灭，此时LED0不再闪烁，说明已经进入待机模式。按下按键WK_UP后，TFTLCD屏点亮，LED0闪烁，说明系统从待机模式中唤醒相当于复位。
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