LV010-三种模式实现
一、通用配置
1. 硬件原理图
硬件主要使用到了按键、 LED 以及使用串口输出调试信息。
2. STM32CubeMX配置
2.1 时钟树
2.2 初始化LED
就是两个LED的初始化。
2.3 初始化按键
这里的按键需要开启中断，这里使用KEY0，按下的时候为低电平，所以配置成中断的时候，对应的GPIO设置为上拉。
2.4 中断配置
接下来配置一下NVIC：
2.5 串口配置
就按正常的打开串口即可，另外需要做一下printf的移植。
3. 中断服务函数
实现下边的函数：
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
/* Prevent unused argument(s) compilation warning */
UNUSED(GPIO_Pin);
/* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
*/
switch(GPIO_Pin)
{
case GPIO_PIN_4:
printf("KWY0按下，产生中断，即将唤醒\r\n");
break;
default:
break;
}4. 恢复时钟函数
与睡眠模式不一样，系统从停止模式被唤醒时，是使用 HSI 作为系统时钟的，在 STM32F103 中，HSI 时钟一般为 8MHz，与我们常用的 72MHz 相关太远，它会影响各种外设的工作频率。所以在系统从停止模式唤醒后，若希望各种外设恢复正常的工作状态，就要恢复停止模式前使用的系统时钟，这里定义了一个 SYSCLKConfig_STOP 函数，用于恢复系统时钟 ：
/**
* @brief 从停止模式唤醒后配置系统时钟:启用HSE、PLL并选择PLL作为系统时钟源。
*/
void SYSCLKConfig_STOP(void)
{
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
uint32_t pFLatency = 0;
/* 启用电源控制时钟 */
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
/* 根据内部RCC寄存器获取振荡器配置 */
HAL_RCC_GetOscConfig(&RCC_OscInitStruct);
/* 从停止模式唤醒后重新配置系统时钟: 启用HSE和PLL */
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
/* 根据内部RCC寄存器获取时钟配置 */
HAL_RCC_GetClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, &pFLatency);
/* 选择 PLL 作为系统时钟源, 并配置 HCLK、PCLK1 和 PCLK2时钟分频系数 */
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, pFLatency) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}5. 无法下载了？
**【注意】**有当系统处于睡眠模式低功耗状态时 (包括后面的停止模式及待机模式)，使用 DAP 下载器是无法给芯片下载程序的，所以下载程序时要先把系统唤醒。或者使用如下方法：按着板子的复位按键，使系统处于复位状态，然后点击电脑端的下载按钮下载程序，这时再释放复位按键，就能正常给板子下载程序了。 但是我用的JLink好像没什么影响，当无法下载程序的时候知道这样操作即可。
二、睡眠模式
1. 软件设计
（1）初始化用于唤醒的中断按键；
（2）进入睡眠状态；
（3）使用按键中断唤醒芯片；
2. 睡眠模式唤醒实现
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_Init();
printf("睡眠模式!!!\r\n");
printf("1.本程序中，LED0亮表示STM32正常运行，LED1亮表示睡眠状态，两者同时被熄灭表示刚从睡眠状态被唤醒\r\n");
printf("2.程序运行一段时间后自动进入睡眠状态，在睡眠状态下，可使用KEY0唤醒\r\n");
printf("3.本实验执行这样一个循环：\r\n");
printf(" (1)亮LED0，灭LED1(正常运行)\r\n");
printf(" (2)灭LED0，亮LED1(睡眠模式)\r\n");
printf(" (3)按KEY0唤醒->灭LED0，灭LED1(刚被唤醒)\r\n\r\n");
LED0 = 1;
LED1 = 1;
while (1)
{
// 正常运行程序
printf("(1)STM32正常运行，LED0点亮，LED1熄灭\r\n");
LED0 = 0;LED1 = 1;
HAL_Delay(2000);
// 进入睡眠模式
printf("(2)进入睡眠模式，LED0熄灭，LED1点亮，按KEY0按键可唤醒\r\n");
LED0 = 1;LED1 = 0; // 使用LED1指示，进入睡眠状态
HAL_SuspendTick();// 暂停滴答时钟，防止通过滴答时钟中断唤醒
HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI); // 进入睡眠模式
// 等待中断唤醒 KEY0按键中断
printf("(3)KEY0被按下，产生中断，被唤醒，LED0熄灭，LED1熄灭\r\n");
LED0 = 1;
LED1 = 1;
HAL_ResumeTick(); // 被唤醒后，恢复滴答时钟
HAL_Delay(2000);
printf("\r\n已退出睡眠模式\r\n");
//继续执行while循环
}
}我们根据上边的提示，可以看到对应的现象，同时串口的输出信息如下：
三、停止模式
1. 软件设计
（1）初始化用于唤醒的中断按键；
（2）选择电压调节器的工作模式并进入停止状态；
（3）使用按键中断唤醒芯片；
（4）重启 HSE 时钟，使系统完全恢复停止前的状态。
2. 停止模式唤醒实现
int main(void)
{
uint32_t SYSCLK_Frequency = 0;
uint32_t HCLK_Frequency = 0;
uint32_t PCLK1_Frequency = 0;
uint32_t PCLK2_Frequency = 0;
uint32_t SYSCLK_Source = 0;
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_Init();
printf("停止模式!!!\r\n");
printf("1.本程序中，LED0亮表示STM32正常运行，LED1亮表示停止状态，两者同时被熄灭表示刚从停止状态被唤醒\r\n");
printf("2.程序运行一段时间后自动进入停止状态，在停止状态下，可使用KEY0唤醒\r\n");
printf("3.本实验执行这样一个循环：\r\n");
printf(" (1)亮LED0，灭LED1(正常运行)\r\n");
printf(" (2)灭LED0，亮LED1(停止模式)\r\n");
printf(" (3)按KEY0唤醒->灭LED0，灭LED1(刚被唤醒)\r\n\r\n");
LED0 = 1;
LED1 = 1;
while (1)
{
// 正常运行程序
printf("(1)STM32正常运行，LED0点亮，LED1熄灭\r\n");
LED0 = 0;
LED1 = 1;
HAL_Delay(2000);
// 进入停止模式
printf("(2)进停止模式，LED0熄灭，LED1点亮，按KEY0按键可唤醒\r\n");
LED0 = 1;
LED1 = 0; // 使用LED1指示，进入停止状态
HAL_SuspendTick(); // 暂停滴答时钟，防止通过滴答时钟中断唤醒
HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); // 进入停止模式
// 等待中断唤醒 KEY0按键中断
printf("(3)KEY0被按下，产生中断，被唤醒，LED0熄灭，LED1熄灭\r\n");
SystemCoreClockUpdate(); // 根据时钟寄存器的值更新SystemCoreClock变量
// 获取唤醒后的时钟状态
SYSCLK_Frequency = HAL_RCC_GetSysClockFreq();
HCLK_Frequency = HAL_RCC_GetHCLKFreq();
PCLK1_Frequency = HAL_RCC_GetPCLK1Freq();
PCLK2_Frequency = HAL_RCC_GetPCLK2Freq();
SYSCLK_Source = __HAL_RCC_GET_SYSCLK_SOURCE();
// 这里由于串口直接使用HSI时钟，不会会影响串口波特率
printf("\r\n刚唤醒的时钟状态：\r\n");
printf(" SYSCLK频率:%d,\r\n HCLK频率:%d,\r\n PCLK1频率:%d,\r\n PCLK2频率:%d,\r\n 时钟源:%d (0表示HSI，8表示PLLCLK)\n",
SYSCLK_Frequency, HCLK_Frequency, PCLK1_Frequency, PCLK2_Frequency, SYSCLK_Source);
/* 从停止模式唤醒后配置系统时钟:启用HSE、PLL*/
/* 选择PLL作为系统时钟源(HSE和PLL在停止模式下被禁用)*/
SYSCLKConfig_STOP();
LED0 = 1;
LED1 = 1;
HAL_ResumeTick(); // 被唤醒后，恢复滴答时钟
//获取重新配置后的时钟状态
SYSCLK_Frequency = HAL_RCC_GetSysClockFreq();
HCLK_Frequency = HAL_RCC_GetHCLKFreq();
PCLK1_Frequency = HAL_RCC_GetPCLK1Freq();
PCLK2_Frequency = HAL_RCC_GetPCLK2Freq();
SYSCLK_Source = __HAL_RCC_GET_SYSCLK_SOURCE();
//重新配置时钟源后始终状态
printf("\r\n重新配置后的时钟状态：\r\n");
printf(" SYSCLK频率:%d,\r\n HCLK频率:%d,\r\n PCLK1频率:%d,\r\n PCLK2频率:%d,\r\n 时钟源:%d (0表示HSI，8表示PLLCLK)\n",
SYSCLK_Frequency,HCLK_Frequency,PCLK1_Frequency,PCLK2_Frequency,SYSCLK_Source);
HAL_Delay(2000);
printf("\r\n已退出停止模式\r\n");
// 继续执行while循环
}
}然后会看到串口有如下的打印：
可以看到，唤醒后的打印都是乱码，当重新配置后，串口恢复正常。
四、待机模式
1. 软件设计
（1）清除 WUF 标志位；
（2）使能 WKUP 唤醒功能；
（3）进入待机状态。
【注意】这里其实我们需要用到的是PA0，也就是WK UP唤醒引脚，这个引脚接在了KEY_UP上，当按键按下的时候会产生一个高电平，即便这个引脚不进行初始化，照样可以产生唤醒事件，但是由于没有进行初始化，所以这种情况下不能作为普通按键使用。另外这里KEY0的中断也开着，但是实验中没有什么用。
2. 待机模式唤醒实现
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_Init();
printf("停止模式!!!\r\n");
printf("本实验执行这样一个循环：\r\n");
printf(" (1)亮LED0，灭LED1(正常运行)\r\n");
printf(" (2)灭LED0，灭LED1(待机模式下，IO都处于高阻态，真正进入待机模式后，所有LED熄灭)\r\n");
printf(" (3)按KEY_UP唤醒，程序复位\r\n\r\n");
printf("注意：进入待机模式前(5S)，按下复位的话，可以看到会打印非待机唤醒，若是通过KEY_UP唤醒，会显示待机唤醒复位\r\n\r\n");
LED0 = 0; LED1 = 0;
//检测复位来源
if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) == SET)
{
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
printf("\r\n 待机唤醒复位 \r\n");
}
else
{
printf("\r\n 非待机唤醒复位 \r\n");
}
while (1)
{
// 正常运行程序
printf("(1)STM32正常运行，LED0点亮，LED1熄灭\r\n");
LED0 = 0; LED1 = 1;
HAL_Delay(2000);
printf("(2)即将进入待机模式(5S后进入)，进入待机模式后可按WK_UP按键唤醒，唤醒后会进行复位，程序从头开始执行\r\n");
LED0 = 1; LED1 = 0;
HAL_Delay(5000); // 延时加在这里，是因为，这样会有LED变化的一个状态，当进入待机模式的时候，LED将会全部熄灭
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU); // 清除WU状态位
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);// 使能WKUP引脚的唤醒功能 ，使能PA0
HAL_SuspendTick();// 暂停滴答时钟，防止通过滴答时钟中断唤醒
HAL_PWR_EnterSTANDBYMode(); // 进入待机模式
printf("(3)程序从头开始执行，这一句将永远不会执行\r\n");
}
}会看到这样的打印：
按下KEY_UP唤醒一次，然后在下一次进入待机模式前，按下复位，会看到打印出非待机唤醒复位。但是有一个bug，就是按下复位后，进入待机状态，总会自己再产生一次唤醒复位，目前还不清楚原因，可能是逻辑写的有问题，后边知道了再补充修改吧。
五、电源监控
我们可以使用 PVD 监控 STM32 芯片的 VDD 引脚，当监测到供电电压低于阈值时会产生 PVD 中断，系统进入中断服务函数进入紧急处理过程。 这里我们实现一个掉电检测的程序。
1. 软件设计
（1）初始化 PVD 中断；
（2）设置 PVD 电压监控等级并使能 PVD；
（3）编写 PVD 中断服务函数，处理紧急任务。
2. 掉电检测实现
STM32CubeMX中没有相关配置，我们直接使用HAL库自己编写。
2.1 初始化 PVD
void PVD_Config(void)
{
PWR_PVDTypeDef sConfigPVD;
/*使能 PWR 时钟 */
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
/* 配置 PVD 中断 */
/*中断设置，抢占优先级0，子优先级为1，之前配置2位抢占2位子优先级 */
HAL_NVIC_SetPriority(PVD_IRQn, 0 ,1);
HAL_NVIC_EnableIRQ(PVD_IRQn);
/* 配置PVD级别5 (PVD检测电压的阈值为2.8V，
VDD电压低于2.8V时产生PVD中断，具体数据
可查询数据手册获知) 具体级别根据自己的
实际应用要求配置*/
sConfigPVD.PVDLevel = PWR_PVDLEVEL_5;
sConfigPVD.Mode = PWR_PVD_MODE_IT_RISING_FALLING;
HAL_PWR_ConfigPVD(&sConfigPVD);
/* 使能PVD输出 */
HAL_PWR_EnablePVD();
}（1）使能电源管理时钟。
（2）配置 PVD 的中断优先级。由于电压下降是非常危急的状态，所以尽量把它配置成最高优先级。
（3）使用库函数 HAL_PWR_ConfigPVD 设置 PVD 监控的电压阈值等级，各个阈值等级表示的电压值需要查阅 STM32 的数据手册。
（4）最后使用库函数 HAL_PWR_EnablePVD 使能 PVD 功能。
2.2 PVD 中断服务函数
我们可以从启动文件中找到这个中断服务函数：
void PendSV_Handler(void)
{
HAL_PWR_PVD_IRQHandler();
}然后我们需要实现一个回调函数：
void HAL_PWR_PVDCallback(void)
{
/* 实际应用中应进入紧急状态处理 */
LED0 = !LED0;
}注意这个中断服务函数的名是 PVD_IRQHandler 而不是 EXTI16_IRQHandler(STM32 没有这样的中断函数名)，示例中我们仅点亮了 LED 红灯，不同的应用中要根据需求进行相应的紧急处理。
2.3 main函数
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_USART1_Init();
while (1)
{
LED0 = !LED0;
HAL_Delay(500);
}
}3. 实验效果
正常来讲，当断电的时候，或者电压低于阈值的时候，会进入中断服务函数，中断服务函数中可以做一些保存数据的操作等，这里例程还没有支持存储设备，就先写在这，后边知道怎么写就行了。