STM32单片机PWR电源控制详解

2024-06-24 08:04

本文主要是介绍STM32单片机PWR电源控制详解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

1. PWR概述

2. 电源结构框图

3. 上电复位和掉电复位

4. 可编程电压监测器

5. 低功耗模式

6. 模式选择

6.1 睡眠模式

6.2 停止模式

6.3 待机模式

7. 代码示例


1. PWR概述

PWR(Power Control)电源控制,负责管理STM32内部的电源供电部分,可以实现可编程电压监测器和低功耗模式的功能。

可编程电压监测器(PVD)可以监控VDD电源电压,当VDD下降到PVD阀值以下或上升到PVD阀值之上时,PVD会触发中断,用于执行紧急关闭任务。

低功耗模式包括睡眠模式(Sleep)、停机模式(Stop)和待机模式(Standby),可在系统空闲时,降低STM32的功耗,延长设备使用时间。

2. 电源结构框图

3. 上电复位和掉电复位

当VDD或者VDDA电压过低时,内部电路直接产生复位,复位和不复位的界限之间,设置了40mV的迟滞电压,大于上限POR(Power On Reset)时解除复位,小于下限PDR(Power Down Reset )时复位。

复位信号Reset低电平有效。

4. 可编程电压监测器

PVD(Programmable Voltage Detector)用于监测VDD和VDDA的供电电压,且其阈值电压可以通过程序指定。当PVD触发时,芯片仍然可以正常工作,只是提醒用户电压过低。

PVD输出信号

  • PVD输出是正逻辑:电压过低时输出为1,电压正常时输出为0。
  • 该信号可以申请中断,并在上升沿或下降沿时触发中断,以提醒程序进行适当处理。

中断配置

  • PVD的中断申请是通过外部中断实现的。需要配置外部中断,因为在低功耗模式下,只有外部中断可以唤醒停止模式。

5. 低功耗模式

第一列:列出stm32有哪些模式。

第二列:如何配置才能进入对应的模式。

第三列:模式进入后通过什么方式来唤醒。

每种模式对应的电路操作

  • 关闭和保留的部件。
  • 列出前两列内容后,第三列是具体电路操作,比如关闭时钟和VDD区域的电源控制。电源调节器实际是1.8V区域的电源,若电源调节器关闭,则代表直接把1.8V区域断电。

关闭电路通常有两种做法

关闭时钟

  • 运算和涉及时序的操作会暂停,但寄存器和存储器中的数据仍可维持,不会消失。

关闭电源

  • 电路直接断电,电路中的数据和操作都直接消失。因此,关闭电源比关闭时钟更省电。

6. 模式选择

执行WFI(Wait For Interrupt)或者WFE(Wait For Event)指令后,STM32会进入低功耗模式。

WFI和WFE这两个指令是最终开启低功耗的触发条件,配置其它的寄存器,都要在这两个指令之前。

 

6.1 睡眠模式

  • 进入方式: 直接调用WFI(Wait For Interrupt,等待中断)或WFE(Wait For Event,等待事件)指令进入,程序暂停运行,唤醒后程序从暂停的地方继续运行。
  • 在睡眠模式下,所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
  • SLEEPONEXIT位决定STM32执行完WFI或WFE后,是立刻进入睡眠,还是等STM32从最低优先级的中断处理程序中退出时进入睡眠。
  • WFI唤醒条件: 任何外设发生任何中断时,芯片会立刻唤醒。由于中断发生,唤醒后第一件事是处理中断函数。
  • WFE唤醒条件: 可以是外部中断配置为事件模式,或使能中断但未配置NVIC。唤醒后直接从睡眠状态继续运行,无需进入中断函数。
  • 对电路影响: 仅关闭CPU时钟,对其他电路没有任何操作,即CPU时钟关闭,程序暂停不运行,但芯片功耗降低。

一般情况下,我们可以在主循环的最后执行WFIWFE指令。这样每当主循环执行一遍之后,系统就会进入睡眠状态。每次唤醒后,主循环再次执行一遍,然后再次进入睡眠状态(即每次唤醒,主循环执行一遍)。

如果希望在中断中调用WFI或WFE,并且希望中断结束后系统再次进入睡眠,可以设置SLEEPONEXIT=1。

6.2 停止模式

  • PDDS位设置: 用于区分进入停止模式还是待机模式。设置PDDS=0进入停止模式。
  • 进入步骤:
    • PDDS设为0。
    • LPDS设定电压调节器的低功耗模式。LPDS=0电压调节器常规功耗,LPDS=1进入低功耗模式。
    • 调用WFIWFE指令,芯片进入停止模式。
  • 唤醒方式: 只有外部中断才能唤醒。最后调用WFI需要外部中断触发唤醒。
  • WFI指令进入停止模式,可被任意一个EXTI中断唤醒。
  • WFE指令进入停止模式,可被任意一个EXTI事件唤醒。
  • 在停止模式下,所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
  • 当电压调节器处于低功耗模式下,系统从停止模式退出时,会有一段额外的启动延时。
  • 操作:
    • 1.8V供电区域的所有时钟都被停止,PLL、HSI和HSE被禁止,SRAM和寄存器内容被保留下来,CPU和外设不运行,定时器暂停,串口收发数据也会暂停。
    • 关掉电源,CPU和外设的寄存器数据维持原状。
    • HSI和HSE振荡器关闭,CPU和外设时钟都关闭。LSI和LSE不会关闭。

编程时需要注意,在我们的程序中,默认在SystemInit函数里配置使用HSE外部高速时钟,通过PLL倍频得到72MHz主频。然而,进入停止模式后,PLL和HSE都会停止,并且在退出停止模式时,系统不会自动重新开启PLL和HSE,而是默认使用HSI的8MHz直接作为主频。因此,在停止模式唤醒后,第一时间需要重新启动HSE,将HSI选为系统时钟,并配置主频为72MHz(调用SystemInit函数即可)。

6.3 待机模式

SLEEPDEEP位: 设置为1

PDDS位: 设置为1

进入方式: 执行完WFI/WFE指令后,STM32进入待机模式,唤醒后程序从头开始运行。

唤醒方式: 只有被配置为唤醒信号的外部信号才能唤醒。

WKUP引脚的上升沿、RTC闹钟事件的上升沿、NRST引脚上外部复位、IWDG复位退出待机模式。

电压调节器状态:整个1.8V供电区域被断电,PLL、HSI和HSE也被断电,SRAM和寄存器内容丢失,只有备份的寄存器和待机电路维持供电。LSI和LSE不会主动关闭,维持RTC和独立看门狗的运行。

在待机模式下,所有的I/O引脚变为高阻态(浮空输入)。

GPIO对外不输出高低电平,也不流过电流。

7. 代码示例

STM32单片机实现PWR多种模式

STM32单片机实现PWR多种模式-CSDN博客

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