STM32标准库——（19）PWR电源控制

2024-03-08 04:52
文章标签 stm32 控制 电源 19 标准 pwr

本文主要是介绍STM32标准库——（19）PWR电源控制，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！

1.PWR简介

PWR属于外设部分 调用时需要先开启时钟

2.电源框图

  1.  这个图可以分为三个部分，最上面是模拟部分供电叫做VDDA，中间是数字部分供电，包括两块区域，VDD供电区域和1.8v供电区域，下面是后备供电，叫做VBAT。

  2. VDDA供电区域，主要负责模拟部分的供电，其中包括AD转换器、温度传感器、复位模块、PLL锁相环，这些电路的供电正极是VDDA，负极是VSSA，其中AD转换器还有两个参考电压的供电脚，叫做VREF+和VREF-，这两个脚在引脚多的型号里会单独引出来，在引脚少的型号，比如我们这个C8T6，VREF+和VREF-在内部就已经分别接到了VDDA和VSSA了。

  3. 中间部分的供电，这一块由两部分组成，左边部分是VDD供电区域，其中包括IO电路、待机电路、唤醒逻辑和独立看门狗，右边部分是VDD通过电压调节器降压到1.8V，提供给后面这一块的1.8V供电区域，1.8V区域包括CPU核心、存储器和内置数字外设，可以看出来STM32内部的大部分关键电路，CPU、存储器和外设其实都是以1.8V的低电压运行的，当这些外设需要与外界进行交流时，才会通过IO电路转换到3.3V，所以我们从外部看，好像STM32内部全是3.3V，但实际上它内部的CPU、外设等都是以1.8V供电运行，使用低电压运行的主要目的是降低功耗，电压越低内部电路运行的功耗就相对越低。

  4. 电压调节器，它的作用是给1.8V区供电，因为我们后面会提到这个1.8V区域和电压调节器，最下面就是我们上一节提到的VBAT后备供电区域了，其中包括LSE 32K晶体振荡器、后备寄存器、RCC BDCR计寄存器和RTC，RCC BDCR是RTC的寄存器，叫做备份域控制寄存器，也是和后备区域有关的寄存器，所以也可以有VBAT供电，然后这里有个低电压检测器，可以控制这个开关，VDD有电时由VDD供电，VDD没电时由VBAT供电。

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，让STM32复位住不要乱操作，这个复位和不复位的界限之间，设置了一个40毫伏的迟滞电压，大于上限POR(Power On Reset)时解除复位，小于下限PDR(Power Down Reset)时复位，这是一个典型的迟滞比较器，设置两个阈值的作用，就是防止电压在某个阈值附近波动时，造成输出也来回抖动，下面的复位信号reset是低电平有效的，所以在前面和后面电压过低时是复位的，中间电压正常的时候不复位。

STM32数据手册，在5.3.3内嵌复位和电源控制模块特性里有这个表，这里写了上电或掉电复位阈值，下降沿，也就是PDR掉电复位的阈值下限，典型值是1.88V,上升沿，也就是POR上电复位的阈值上限，典型值是1.92V，1.92-1.88就是迟滞的阈值40毫伏，所以如果忽略迟滞的话，简单来说就是大于1.9V上电，低于1.9V掉电，然后最后一行就是TRSTTEMPO，复位持续时间，典型值是2.5ms。

4.可编程电压检测器

可编程电压监测器，简称PVD，他的工作流程和上面差不多都是监测VDD和VDDA的供电电压，但是PVD的区别就是，首先它这个阈值电压是可以使用程序指定的，可以自定义调节，调节的范围可以看一下数据手册，在这个表的上面就是PVD的阈值，配置PLS寄存器的3个位可以选择右边这么多的阈值，因为这里也同样是迟滞比较，所以有两个阈值，可选范围是2.2V到2.9V左右，PVD上限和下限之间的迟滞电压是100毫伏，可以看到PVD的电压是比上电掉电复位的电压要高的，画个图就是3.3伏是正常的供电，当这个电压降低在2.9伏到2.2伏之间，属于PVD监测的范围，可以通过PVD设置一个警告线，之后再降低到1.9伏，就是复位电路的检测范围,低于1.9伏直接复位住不让动，就是这两个电压监测的工作任务，那当然PVD触发之后，芯片还是能正常工作的，只不过是电源电压过低，该提醒一下用户了，所以看一下下面这个PVD输出，这个是正逻辑，电压过低时为1，电压正常值为0，这个信号可申请中断，在上升沿或者下降沿时触发中断，一是提醒程序进行适当的处理，另外这个PVD的中断申请，是通过外部中断实现的，我们可以看一下外部中断这一节，这个图(EXTI基本结构图)可以看到PVD输出的信号是跑到这里来了，所以如果要使用PVD的话，记得要配置外部中断，然后下面这里还有RTC(EXTI基本结构图)，这个是RTC的闹钟信号，也有接到外部中断，其实RTC自己是有中断的，那为啥还要借到外部中断，这个等会就知道了，因为低功耗模式设计的是，只有外部中断可以唤醒停止模式，其他这些设备也想唤醒停止模式的话，都可以通过借道外部中断来实现，其实后面这两个USB和ETH，也都只有他们的wake up唤醒信号接过来了，目的也是为了唤醒停止模式，这个了解一下。

5.低功耗模式

  1. 睡眠模式，这是浅睡眠，这里写了直接调用WFI或者WFE即可进入，这两个东西是内核的指令，对应库函数里也有对应的函数，直接调用函数即可，其中WFI的意思是wait for interrupt等待中断，意思就是我先睡了，如果有中断发生的话再叫我起来，所以对应的唤醒条件是任意中断，调用WFI进入的睡眠模式，任何外设发生任何中断时，芯片都会立刻醒来，因为中断发生了，醒来之后的第一件事一般就是处理中断函数，然后下面WFE意思是wait for event等待事件，对应的唤醒条件是唤醒事件，这个事件可以是外部中断配置为事件模式，也可以是使能了中断，但是没有配置NVIC，调用WFE进入的睡眠模式，产生唤醒事件时会立刻醒来，醒来之后一般不需要进中断函数，直接从睡的地方继续运行，这是WFI和WFE的作用，相同点是调用任意一个之后，芯片都进入睡眠，不同点是WFI进入的得用中断唤醒，WFE进入的得用事件唤醒，最后看一下睡眠模式对电路的影响，对1.8V区域时钟的影响是CPU时钟关，对其他时钟和ADC时钟无影响，对VDD区域时钟的影响是无，对电压调节器的操作是开，所以睡眠模式对电路的影响就是，只把CPU时钟关了，对其他电路没有任何操作，CPU时钟关了，程序就会暂停，不会继续运行了，CPU不运行芯片功耗就会降低，另外这里还可以看出，关闭电路通常有两个做法，一个是关闭时钟，另一个是关闭电源，关闭时钟，所有的运算和涉及时序的操作都会暂停，但是寄存器和存储器里面保存的数据还可以维持不会消失，关闭电源就是电路直接断电，电路的操作和数据都会直接丢失，所以关闭电源比关闭时钟更省电。

  2. 停机模式，首先sleepdeep位设置为1，告诉CPU你可以放心的睡进入深度睡眠模式，另外PDDS这一位用来区分它是停机模式，还是下面的待机模式，PDDS等于0进入停机模式，PDDS等于1进入待机模式，之后LPDS用来设置最后这个电压调节器，是开启还是进入低功耗模式，RPDS等于0电压调节器开启，RPDS等于1电压调节器进入低功耗，最后当我们把这些位提前设置好了，最后再调用WFA或者WFE，芯片就可以进入停止模式了，然后停止模式的唤醒，因为这个模式下芯片睡得更深，关的东西更多，所以唤醒条件就苛刻一些，是任一外部中断，刚才睡眠模式是任一中断，所有外设的中断都行，现在停止模式，要求就是只有外部中断才能唤醒，其他中断唤醒不了，刚才我们还提到了，PVD、RTC闹钟、USB唤醒、ETH唤醒借道了外部中断，所以这四个信号也可以唤醒停止模式，因为这里并没有区分WFI和WFE，其实也可以想象得到，WFI要用外部中断的中断模式唤醒，WFE要用外部中断的事件模式唤醒，这是对应的，最后看停止模式对电路有哪些操作呢，首先关闭所有1.8伏区域的时钟，这意思就是不仅CPU不能运行，外设也运行不了，定时器在定时的会暂停，串口收发数据也会暂停，不过由于没关闭电源，所以CPU和外设的寄存器数据都是维持原状的，之后下一个HSI和HSE的振荡器关闭，既然CPU和外设时钟都关了，那这两个高速时钟显然也没用了,所以HSI内部高速时钟和HSE外部高速时钟会关闭，当然他没提到的，LSI内部低速时钟和LSE外部低速时钟，这两个并不会主动关闭，如果开启过这两个时钟还可以继续运行，最后电压调节器，这里可以选择是开启或者处于低功耗模式，刚才说了，这个电压调节器是由这个LPDS位控制的，这个开启和低功耗模式有啥区别呢，其实区别也不大，电压调节器无论是开启还是低功耗，都可以维持1.8伏区域寄存器和存储器的数据内容，区别就是低功耗模式更省电一些，同时低功耗模式在唤醒时要花更多的时间，相反电压调压器开启的话就是更耗电一些唤醒更快了，那这些就是停止模式的介绍，主要操作就是把运行的高速时钟都关了，CPU和外设都暂停工作，但是电压调节器并没有关，存储器和寄存器数据可以维持原样，它的唤醒条件比较苛刻，只能通过外部中断唤醒。

  3. 待机模式，和停机模式差不多，首先sleepdeep也是置1即将深度睡眠，然后PDDS置1表示即将进入待机模式，最后调用WFI或者WFE就可以进入待机模式了，然后看一下唤醒条件，普通外设的中断和外部中断都无法唤醒待机模式，待机模式只有这几个指定的信号才能唤醒，第一个是wake up引脚的上升沿，wake up引脚，可以看一下引脚定义，这里PA0-WKUP指示了引脚的位置，就是PA0的位置，第二个是RTC闹钟事件，这个我们的示例代码和上一节RTC提到过，RTC闹钟可以唤醒待机模式，应用场景就是芯片每隔一段时间自动工作一次，第三个是NRST引脚上的外部复位，意思就是按一下复位键，它也是能唤醒的，最后一个IWDG独立看门狗复位，这个了解一下就行了，看门狗我们最后介绍，可以看出待机模式，只有这指定的四个信号能唤醒,其他信号都唤醒不了，唤醒条件最为苛刻，之后待机模式对电路的操作基本上是能关的全都关了，1.8伏区域的时钟关闭，两个高速时钟关闭，电压调节器关闭，这意味着1.8伏区域的电源关闭，内部的存储器和寄存器的数据全部丢失，但是和停止模式一样，它并不会主动关闭LSI和LSE两个低速时钟，因为这两个时钟还要维持RTC和独立看门狗的运行，所以不会关闭。

6.模式选择

7.睡眠模式

•执行完WFI/WFE指令后，STM32进入睡眠模式，程序暂停运行，唤醒后程序从暂停的地方继续运行

•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

•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

•WFI指令进入睡眠模式，可被任意一个NVIC响应的中断唤醒

•WFE指令进入睡眠模式，可被唤醒事件唤醒

8.停止模式

•执行完WFI/WFE指令后，STM32进入停止模式，程序暂停运行，唤醒后程序从暂停的地方继续运行

•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

•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

•当一个中断或唤醒事件导致退出停止模式时，HSI被选为系统时钟

•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

•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

9.待机模式

•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

•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

•在待机模式下，所有的I/O引脚变为高阻态（浮空输入）

•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

10.修改主频

10.1 接线图

10.2 相关代码

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"int main(void)
{OLED_Init();							//OLED初始化OLED_ShowString(1, 1, "SYSCLK:");		//显示静态字符串OLED_ShowNum(1, 8, SystemCoreClock, 8);	//显示SystemCoreClock变量//SystemCoreClock的值表示当前的系统主频频率while (1){OLED_ShowString(2, 1, "Running");	//闪烁Running，指示当前主循环运行的快慢Delay_ms(500);OLED_ShowString(2, 1, "       ");Delay_ms(500);}
}

system_stm32f10x.c中SystemCoreClock函数的定义主频部分 修改成其他M数 OLED显示屏第一行会显示对应主频数的八位格式 第二行的Running频率也会发生改变 一开始是72M 对应的就是1s 因为Delay.c中定义的就是72M 所以周期就为1s 像上述代码是36M 主频变为原来的一半 则周期为2s。

11.睡眠模式+串口接送+接收

11.1 接线图

11.2 相关代码

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"uint8_t RxData;			//定义用于接收串口数据的变量int main(void)
{OLED_Init();		//OLED初始化OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");	//显示静态字符串Serial_Init();		//串口初始化while (1){if (Serial_GetRxFlag() == 1)			//检查串口接收数据的标志位{RxData = Serial_GetRxData();		//获取串口接收的数据Serial_SendByte(RxData);			//串口将收到的数据回传回去，用于测试OLED_ShowHexNum(1, 8, RxData, 2);	//显示串口接收的数据}OLED_ShowString(2, 1, "Running");		//OLED闪烁Running，指示当前主循环正在运行Delay_ms(100);OLED_ShowString(2, 1, "       ");Delay_ms(100);__WFI();								//执行WFI指令，CPU睡眠，并等待中断唤醒}
}

调用WFI()函数可以实现睡眠模式 当while循环执行到WFI() 函数进入睡眠模式 用串口助手发送数据时 USART外设接收到数据 产生中断 唤醒CPU 睡眠模式唤醒之后 在暂停的地方继续运行 所以程序会运行到WIF之后 程序回到while循环开头之前 先进入USART中断函数 在中断函数里读取数据 置RxFlag 清除RXNE 之后回到主循环 这时RxFlag置1 便继续执行下面程序 进行数据回传 所以每发送一次数据 OLED显示数据一次Running 同时RxData显示发送数据

12.停止模式+串口发送+接收

12.1 接线图

12.2 相关代码

12.2.1 相关API

 PWR_EnterSTOPMode

/*** @brief  Enters STOP mode.* @param  PWR_Regulator: specifies the regulator state in STOP mode.*   This parameter can be one of the following values:*     @arg PWR_Regulator_ON: STOP mode with regulator ON*     @arg PWR_Regulator_LowPower: STOP mode with regulator in low power mode* @param  PWR_STOPEntry: specifies if STOP mode in entered with WFI or WFE instruction.*   This parameter can be one of the following values:*     @arg PWR_STOPEntry_WFI: enter STOP mode with WFI instruction*     @arg PWR_STOPEntry_WFE: enter STOP mode with WFE instruction* @retval None*/
void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry)
功能:进入停止（STOP）模式
参数:PWR_Regulator: 电压转换器在停止模式下的状态PWR_STOPEntry: 选择使用指令 WFE 还是 WFI 来进入停止模式
返回值:无

 

第一步先读取PWR_CR寄存器 放在临时变量中 第二步清除PDDS和LPDS位 清除PDDS位代表PDDS=0 对应6.模式选择图中停止模式的选择部分 第三步根据指定参数设置LPDS位 若选择调压器开启 这里LPDS=0 若选择调压器低功耗 则LPDS=1 第四步将临时变量写入PWR_CR寄存器 参数生效 最后设置内核的SLEEPDEEP位 其中|=SLEEPDEEP的掩码表示把SLEEPDEEP置1 即进入深度睡眠模式 程序最后是一个if判断 如果第二个参数是WFI 则执行WFI指令 否则执行WFE指令 停止模式唤醒之后 最底下程序会把SLEEPDEEP位清0

12.2.2 main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "CountSensor.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();			//OLED初始化CountSensor_Init();		//计数传感器初始化/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);		//开启PWR的时钟//停止模式和待机模式一定要记得开启/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Count:");while (1){OLED_ShowNum(1, 7, CountSensor_Get(), 5);			//OLED不断刷新显示CountSensor_Get的返回值OLED_ShowString(2, 1, "Running");					//OLED闪烁Running，指示当前主循环正在运行Delay_ms(100);OLED_ShowString(2, 1, "       ");Delay_ms(100);PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_ON, PWR_STOPEntry_WFI);	//STM32进入停止模式，并等待中断唤醒SystemInit();										//唤醒后，要重新配置时钟//按下复位显示Running时间很快，而红外模块计次时Running闪烁慢，唤醒后会自动配置HSI位系统时钟，原来的是72M，现在HSI是8M，若不重新配置，则复位后就是8M，显示时间长}
}

13.待机模式+RTC实时时钟

13.1 接线图

13.2 相关代码

13.2.1 相关API

PWR_EnterSTANDBYMode

/*** @brief  Enters STANDBY mode.* @param  None* @retval None*/
void PWR_EnterSTANDBYMode(void)
功能:进入待机（STANDBY）模式
参数:无
返回值:无

第一步清除WakeUp标志位 第二部选择STANDBY模式 实际上就是把PDDS置1 表示进入待机模式 第三步把SLEEPDEEP置1 进入深度睡眠 最后一步调用WFI指令

PWR_WakeUpPinCmd

/*** @brief  Enables or disables the WakeUp Pin functionality.* @param  NewState: new state of the WakeUp Pin functionality.*   This parameter can be: ENABLE or DISABLE.* @retval None*/
void PWR_WakeUpPinCmd(FunctionalState NewState)
功能:使能或者失能唤醒管脚功能
参数:NewState: 唤醒管脚功能的新状态,这个参数可以取：ENABLE 或者 DISABLE
返回值:  无
13.2.2 main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyRTC.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化MyRTC_Init();		//RTC初始化/*开启时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);		//开启PWR的时钟//停止模式和待机模式一定要记得开启/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "CNT :");OLED_ShowString(2, 1, "ALR :");OLED_ShowString(3, 1, "ALRF:");/*使能WKUP引脚*/PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);						//使能位于PA0的WKUP引脚，WKUP引脚上升沿唤醒待机模式/*设定闹钟*/uint32_t Alarm = RTC_GetCounter() + 10;			//闹钟为唤醒后当前时间的后10sRTC_SetAlarm(Alarm);							//写入闹钟值到RTC的ALR寄存器OLED_ShowNum(2, 6, Alarm, 10);					//显示闹钟值while (1){OLED_ShowNum(1, 6, RTC_GetCounter(), 10);	//显示32位的秒计数器OLED_ShowNum(3, 6, RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_ALR), 1);		//显示闹钟标志位 当计时值等于闹钟值 标志位值1 OLED_ShowString(4, 1, "Running");			//OLED闪烁Running，指示当前主循环正在运行Delay_ms(100);OLED_ShowString(4, 1, "       ");Delay_ms(100);OLED_ShowString(4, 9, "STANDBY");			//OLED闪烁STANDBY，指示即将进入待机模式Delay_ms(1000);OLED_ShowString(4, 9, "       ");Delay_ms(100);OLED_Clear();								//OLED清屏，模拟关闭外部所有的耗电设备，以达到极度省电，待机时熄屏PWR_EnterSTANDBYMode();						//STM32进入停止模式，并等待指定的唤醒事件（WKUP上升沿或RTC闹钟）/*待机模式唤醒后，程序会重头开始运行*/}
}

这篇关于STM32标准库——（19）PWR电源控制的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/786079。

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