STM32的電源控制

STM32的電源框圖

STM32的工作電壓（VDD）為2.0～3.6V。通過內建的電壓調節器提供所需的1.8V電源。 當主電源VDD掉電後，通過VBAT腳為實時時鐘(RTC)和備份暫存器提供電源。

下面是STM32的電源框圖：

注意：框圖中的VDDA和VSSA必須分別聯到VDD和VSS。

獨立的A/D轉換器供電和參考電壓

為了提高轉換的精確度，ADC使用一個獨立的電源供電，過濾和遮蔽來自印刷電路板上的毛刺干擾。

• ADC的電源引腳為VDDA；
• 獨立的電源地VSSA。

如果有VREF-引腳(根據封裝而定)，它必須連線到VSSA。同時，為了確保輸入為低壓時獲得更好精度，使用者可以連線一個獨立的外部參考電壓ADC到VREF+和VREF-腳上。在VREF+的電壓範圍為2.4V～VDDA。

電池備份區域

使用電池或其他電源連線到VBAT腳上，當VDD斷電時，可以儲存備份暫存器的內容和維持RTC的功能。

VBAT腳也為RTC、LSE振盪器和PC13至PC15供電，這保證當主要電源被切斷時RTC能繼續工作。切換到VBAT供電由復位模組中的掉電覆位功能控制。 如果應用中沒有使用外部電池，VBAT必須連線到VDD引腳上。

電壓調節器

復位後調節器總是使能的。根據應用方式它以3種不同的模式工作：

• 執行模式：調節器以正常功耗模式提供1.8V電源（核心，記憶體和外設）；
• 停止模式：調節器以低功耗模式提供1.8V電源，以儲存暫存器和SRAM的內容；
• 待機模式：調節器停止供電。除了備用電路和備份域外，暫存器和SRAM的內容全部丟失。

STM32的低功耗模式

很多微控制器有低功耗模式，STM32也不例外。在系統或者電源復位後，微控制器出於執行狀態之下，HCLK為CPU提供時鐘，核心執行程式碼。當CPU不需要繼續執行時，可以利用多種低功耗模式來節省功耗，例如等待某個事件觸發。

低功耗模式分類

STM32有三種低功耗模式：

• 睡眠模式：Cortex-M3核心停止，所有外設包括Cortex-M3核心的外設，如NVIC、系統時鐘（SysTick）等仍在執行；
• 停止模式：所有時鐘都已停止。
• 待機模式：1.8V核心電源關閉。

在執行模式下，可以通過下面方式降低功耗：

• 降低系統時鐘：

在執行模式下，通過對預分頻暫存器進行程式設計，可以降低任意一個系統時鐘（SYSCLK、HCLK、PCLK1、PCLK2）的速度。進入睡眠模式前，也可以利用預分頻器來降低外設的時鐘；

• 關閉APB和AHB總線上未被使用的外設時鐘：

在執行模式下，任何時候都可以通過停止為外設和記憶體提供時鐘（HCLK和PCLKx）來減少功耗。 為了在睡眠模式下更多地減少功耗，可在執行WFI或WFE指令前關閉所有外設的時鐘。 通過設定AHB外設時鐘使能暫存器 （RCC_AHBENR）、APB2外設時鐘使能暫存器（RCC_APB2ENR）和APB1外設時鐘使能暫存器（RCC_APB1ENR）來開關各個外設模組的時鐘。

睡眠模式

在睡眠模式下，Cortex-M3核心停止，所有外設包括Cortex-M3核心的外設，如NVIC、系統時鐘（SysTick）等仍在執行，也就是說：所有的I/O引腳都保持它們在執行模式時的狀態。

該模式喚醒所需的時間最短，因為沒有時間損失在中斷的進入或退出上。

停止模式

停止模式是在Cortex™-M3的深睡眠模式基礎上結合了外設的時鐘控制機制，在停止模式下電壓調節器可執行在正常或低功耗模式。此時在1.8V供電區域的的所有時鐘都被停止，但1.8V供電區域仍通電，PLL、HSI和HSE RC振盪器的功能被禁止，SRAM和暫存器內容被保留下來。

在停止模式下，所有的I/O引腳都保持它們在執行模式時的狀態。

待機模式

待機模式可實現系統的最低功耗。該模式是在Cortex-M3深睡眠模式時關閉電壓調節器。整個1.8V供電區域被斷電。PLL、HSI和HSE振盪器也被斷電。SRAM和暫存器內容丟失。只有備份的暫存器和待機電路維持供電。

在待機模式下，所有的I/O引腳處於高阻態，除了以下的引腳：

• 復位引腳(始終有效)；
• 當被設定為防侵入或校準輸出時的TAMPER引腳；
• 被使能的喚醒引腳。

電源控制相關配置暫存器

電源控制暫存器（PWR_CR）

作用：掉電深度睡眠位的設定（停止模式和待機模式）。

電源控制/狀態暫存器（PWR_CSR）

作用：使能WKUP引腳用於待機模式喚醒、WUF喚醒標誌位。

電源控制相關配置庫函式

• 2個模式進入函式

1. void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry);
2. void PWR_EnterSTANDBYMode(void);

作用：前者進入停機狀態，後者進入待機狀態。

• 2個使能函式

1. void PWR_WakeUpPinCmd(FunctionalState NewState);
2. void PWR_BackupAccessCmd(FunctionalState NewState);

作用：前者使能WK_UP引腳喚醒（正常模式下，WK_UP引腳作為普通IO口，待機模式下設定成喚醒功能），後者使能BKP後備區域訪問使能。

• 2個狀態位函式

1. FlagStatus PWR_GetFlagStatus(uint32_t PWR_FLAG);
2. void PWR_ClearFlag(uint32_t PWR_FLAG);

作用：前者獲取電源控制的狀態位，後者清除相應的狀態位。

• 2個核心指令函式

1. __WFI();
2. __WFE();

作用：CM3核心的WFI（等待中斷）、WFE（等待事件）指令（定義在：core_cm3.h）。

待機模式的一般步驟

例項要求：實現同一個引腳PA0引腳（WK_UP引腳），正常模式下，長按3秒進入待機模式；待機模式下，長按3秒待機喚醒。

• 使能電源時鐘。呼叫函式：RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE)；
• 設定WK_UP引腳作為喚醒源。呼叫函式：PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE)；
• 進入待機模式。呼叫函式：void PWR_EnterSTANDBYMode(void)，執行設定SLEEPDEEP位，設定PDDS位，執行WFI指令。

#define WKUP_KD PAin(0)			//PA0 檢測是否外部WK_UP按鍵按下

1. void Sys_Standby(void)
2. {
3. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); //使能PWR外設時鐘
4. PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE); //使能喚醒管腳功能
5. PWR_EnterSTANDBYMode(); //進入待命（STANDBY）模式
6. }
7. //系統進入待機模式
8. void Sys_Enter_Standby(void)
9. {
10. RCC_APB2PeriphResetCmd(0X01FC,DISABLE); //復位所有IO口
11. Sys_Standby();
12. }
13. //檢測WKUP腳的訊號
14. //返回值1:連續按下3s以上
15. // 0:錯誤的觸發
16. u8 Check_WKUP(void)
17. {
18. u8 t=0; //記錄按下的時間
19. LED0=0; //亮燈DS0
20. while(1)
21. {
22. if(WKUP_KD)
23. {
24. t++; //已經按下了
25. delay_ms(30);
26. if(t>=100) //按下超過3秒鐘
27. {
28. LED0=0; //點亮DS0
29. return 1; //按下3s以上了
30. }
31. }else
32. {
33. LED0=1;
34. return 0; //按下不足3秒
35. }
36. }
37. }
38. //中斷,檢測到PA0腳的一個上升沿.
39. //中斷線0線上的中斷檢測
42. void EXTI0_IRQHandler(void)
43. {
44. EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除LINE10上的中斷標誌位
45. if(Check_WKUP())//關機?
46. {
47. Sys_Enter_Standby();
48. }
49. }
50. //PA0 WKUP喚醒初始化
51. void WKUP_Init(void)
52. {
53. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
54. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
55. EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
57. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//使能GPIOA和複用功能時鐘
59. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0; //PA.0
60. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IPD;//上拉輸入
61. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化IO
62. //使用外部中斷方式
63. GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0); //中斷線0連線GPIOA.0
65. EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; //設定按鍵所有的外部線路
66. EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //設外外部中斷模式:EXTI線路為中斷請求
67. EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; //上升沿觸發
68. EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
69. EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); // 初始化外部中斷
71. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; //使能按鍵所在的外部中斷通道
72. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先佔優先順序2級
73. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //從優先順序2級
74. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中斷通道
75. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據NVIC_InitStruct中指定的引數初始化外設NVIC暫存器
77. if(Check_WKUP()==0) Sys_Standby(); //不是開機,進入待機模式
79. }

1. int main(void)
2. {
4. delay_init(); //延時函式初始化
5. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設定中斷優先順序分組為組2：2位搶佔優先順序，2位響應優先順序
6. uart_init(115200); //串列埠初始化為115200
7. LED_Init(); //LED埠初始化
8. WKUP_Init(); //待機喚醒初始化
9. LCD_Init(); //LCD初始化
10. POINT_COLOR=RED;
12. LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Warship STM32");
13. LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"WKUP TEST");
14. LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
15. LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/1/14");
17. while(1)
18. {
19. LED0=!LED0;
20. delay_ms(250);
21. }
22. }

STM32控制程式分析

WKUP_Init()函式：初始化GPIO、外部中斷等準備工作。

由於WK_UP鍵有兩個功能：正常模式下，長按3秒進入待機模式；待機模式下，長按3秒退出待機模式。

本案例中的實現是：

• 正常模式下，將WK_UP鍵設定成外部中斷，一旦按下，進入中斷處理函式，在中斷處理函式中進行3秒的時間判斷是否進入待機模式；

1. void WKUP_Init(void)
2. {
3. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);//使能GPIOA和複用功能時鐘
5. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_0; //PA.0
6. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IPD;//上拉輸入
7. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化IO
8. //使用外部中斷方式
9. GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource0); //中斷線0連線GPIOA.0
11. EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); // 初始化外部中斷
13. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據NVIC_InitStruct中指定的引數初始化外設NVIC暫存器
15. }

1. void EXTI0_IRQHandler(void)
2. {
3. EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除LINE10上的中斷標誌位
4. if(Check_WKUP())//關機?
5. {
6. Sys_Enter_Standby();
7. }
8. }

• 待機模式下，設定WK_UP鍵用來退出待機模式，一旦按下，退出待機模式，重新執行main主函式，在主函式中進行3秒的時間判斷，如果沒有3秒，重新進入待機模式，否則繼續正常執行。

1. void WKUP_Init(void)
2. {
3. //初始化過程
4. if(Check_WKUP()==0) Sys_Standby(); //不是開機,進入待機模式
6. }

而其中進入待機模式的程式程式碼塊，就是之前的待機模式的一般步驟：

1. void Sys_Standby(void)
2. {
3. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); //使能PWR外設時鐘
4. PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE); //使能喚醒管腳功能
5. PWR_EnterSTANDBYMode(); //進入待命（STANDBY）模式
6. }