《STM32H7R7开发指南 V1.1 》第三十一章低功耗实验

正点原子运营 · 发表于昨天 09:55

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第三十一章低功耗实验

1）实验平台：正点原子STM32H7R7开发板

2）章节摘自【正点原子】STM32H7R7开发指南 V1.1

3）购买链接： https://detail.tmall.com/item.htm?id=820823382459

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boards/stm32/zdyz_stm32h7rx.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子STM32开发板技术交流群：756580169

本章，我们将介绍STM32H7R7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：
31.1 电源控制（PWR）简介
31.2 PVD电压监控实验
31.3 睡眠模式实验
31.4 停止模式实验
31.5 待机模式实验

31.1 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：USB稳压器、内核域(VCORE)、VDD域、备份域、模拟域（VDDA）。
电源监控：POR/PDR监控器、BOR监控器、PVD监控器、AVD监控器、VBAT阈值、温度阈值。
电源管理：VBAT电池充电、工作模式、电压调节控制、低功耗模式。
下面将分别对这3个特性进行简单介绍。

31.1.1 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根据功能划分了不同的电源区域，具体如图31.1.1.1所示。

图31.1.1.1 电源概述框图

在电源概述框图中我们划分了5个区域①②③④⑤，分别是内核域、VDD域、备份域、USB稳压器械和模拟域。下面分别进行简单的介绍：
① 内核域(VCORE)
VDDLDO是稳压器供电的外部电源。
VSS 是所有电源和模拟稳压器的公共地。
VCAP数字内核域电源，该电源独立于所有其它电源：
1）当稳压器使能时，VCORE由内部稳压器提供。
2）当稳压器禁止时，VCORE由外部电源通过VCAP引脚提供。
VCORE内核域电源可通过稳压器或者外部电源（VCAP）供电。VCORE为除备份域和待机电路以外的所有数字电路供电。
当发生系统复位时，稳压器使能并为VCORE供电。稳压器的输出电压为1.2V（M4/M7），如果是M3，则是1.8V。稳压器提供三种不同的工作模式：主 (MR) 模式、低功耗模式 (LP) 或关闭模式。这些模式将根据系统工作模式（运行、停止和待机）进行使用，详细如下：
1、运行模式：稳压器工作在主模式，并为VCORE域（内核、存储器和数字外设）提供全功率。稳压器输出电源可通过软件调节为不同电压级别（VOS1、VOS2 和 VOS3），这些级别通过PWR D3域控制寄存器(PWR_D3CR) 中的VOS位配置。
2、停止模式：VCORE域的所有时钟都被关闭，相应的外设都停止了工作，但稳压器还会为VCORE供电以保存内核寄存器和内部存储器（SRAM）的内容。稳压器模式通过PWR控制寄存器1 (PWR_CR1) 中的SVOS和LPDS位选择。如果选择了SVOS3电压调节，则可以选择主模式或低功耗模式；如果选择SVOS4和SVOS5调节，则只能选择低功耗模式。由于SVOS4和SVOS5 调节的电压级别低，因此可进一步降低停止模式的功耗。
3、待机模式：
稳压器关闭且VCORE域掉电。除待机电路和备份域外，内核寄存器和内部存储器（SRAM）的内容都将丢失。
② VDD域
VDD为I/O和系统模拟模块（如复位、电源管理和时钟）供电的外部电源。
VBAT是后备电源（来源于开发板上3V的纽扣电池），当VDD不存在时（开发板断电），VBAT为备份域供电。
③备份域
备份域的电源自来VSW，VSW来自VDD域的VDD或者VBAT。在备份域中，包含LSI、LSE、RTC、唤醒逻辑、备份寄存器、复位以及备份SRAM等器件。
④USB稳压器械
VDD50USB为USB稳压器供电的外部电源。
VDD33USB为USB接口供电的USB稳压器供电输出。
1）当USB稳压器使能时，VDD33USB由内部USB稳压器提供。
2）当USB稳压器禁止时，VDD33USB由独立的外部电源输入提供。
⑤模拟域
VDDA为ADC、DAC、OPAMP、比较器和电压参考缓冲器供电的外部模拟电源。该电源独立于所有其它电源。
VSSA是独立的模拟和参考电压地。
VREF+ 是ADC和DAC的外部参考电压。
1）当电压参考缓冲器使能时，VREF+ 和VREF- 由内部电压参考缓冲器提供。
2）当电压参考缓冲器禁止时，VREF+ 由独立的外部参考电源提供。

31.1.2 电源监控
电源监控的部分我们主要关注POR/PDR监控器、BOR监控器、PVD监控器、AVD监控器、超出功能范围的温度监视器、超出功能范围备用域电压监测器。其他部分的内容请大家查看《STM32H7Rx参考手册_V6（英文版）.pdf》第6.5节（261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。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31.1.2.1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1.67V，VPDR阈值（典型值）为1.62V。

图31.1.2.1 上电复位/掉电复位波形

欠压复位(BOR)
上电期间，欠压复位(BOR)将使系统保持复位状态，直到VDD电源电压达到指定的VBOR阈值。VBOR阈值通过系统选项字节（某些寄存器的BOR_LEV位）进行配置。默认情况下，BOR关闭。可选择以下可编程VBOR阈值：

表31.1.2.1 BOR欠压阀值等级

该表截取于《STM32H7R7L8H6H.pdf》手册的159页。
欠压复位的描述波形图如图31.1.2.2所示，pwr_bor_rst为欠压复位信号。

图31.1.2.2 欠压复位波形

可编程电压检测器(PVD)
上面介绍的POR、PDR以及BOR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1（PWR_CR1）中的PLS[2:0]位所选的VPVD阈值进行比较。当检测到电压低于VPVD阈值时，如果使能EXTI16线中断，即使能PVD & AVD中断（可参考外部中断章节的表15.1.2.1知道EXTI16线内部连接PVD中断事件），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31.1.2.3所示。

图31.1.2.3 PVD检测波形

PVD阀值有8个等级，有上升沿和下降沿的区别，分别就是图31.1.2.3中PVDrise电压为上升沿阀值，PVDfall为下降沿阀值。PVD阈值等级具体如表31.1.2.2所示。

表31.1.2.2 PVD阀值等级

该表截取于《STM32H7R7L8H6H.pdf》手册的159页。

31.1.3 电源管理
电源管理的部分我们主要关注低功耗模式，其它部分的内容请自行查看手册。
很多单片机都有低功耗模式，STM32也不例外。STM32H7R7提供了三种低功耗模式，以达到不同层次的降低功耗的目的，三种模式分别是：睡眠模式、停止模式和待机模式。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31.1.3.1 低功耗模式汇总

下面对睡眠模式、停止模式和待机模式的进入及退出方法进行介绍。
1、睡眠模式
进入睡眠模式，CPU时钟关闭，但是其他所有的外设仍可以运行，所以任何中断或事件都可以唤醒睡眠模式。有两种方式进入睡眠模式WFI和WFE。这两种方式进入的睡眠模式唤醒的方法不同，分别是 WFI(wait for interrupt)和 WFE(wait for event)，即由等待“中断”唤醒和由“事件”唤醒。下面我们看看睡眠模式进入及退出方法：

表31.1.3.2 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，于是所有的外设也停止了工作。但是内核域的VCORE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。
停止模式可以被任何一个外部中断(EXTI)或事件唤醒。在停止模式中可以选择稳压器的工作方式为主模式或者低功耗模式。下面我们看看停止模式进入及退出方法：

表31.1.3.3 停止模式进入及退出方法

3、待机模式
待机模式可实现最低功耗。该模式是在CM7深睡眠模式时关闭稳压器（VCOER关闭），PLL、HSI、CSI、HSI48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6uA左右。下面我们看看待机模式进入及退出方法：

表31.1.3.4 待机模式进入及退出方法

从待机模式唤醒后的代码执行等同于复位后的执行(采样启动模式引脚，读取复位向量等)。在进入待机模式后，除了复位引脚、RTC_TAMP1/2/3引脚，如果针对入侵、时间戳、RTC 闹钟输出或 RTC 时钟校准输出进行了配置）和WK_UP（如果使能了）等引脚外，其他所有IO引脚都将处于高阻态。
下面开始本章的四个实验的介绍。

31.2 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31.1.2电源监控。我
们直接从寄存器介绍开始。

31.2.1 PWR寄存器
本实验用到PWR的部分寄存器，在《STM32H7Rx参考手册_V6（英文版）.pdf》手册的6.8小节（317页）可以找到PWR的寄存器描述。这里我们只介绍PVD电压监控实验我们用到的PWR的控制寄存器1（PWR_CR1），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 1（PWR_CR1）
PWR控制寄存器1描述如图31.2.1.1所示：

图31.2.1.1 PWR_CR1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。
EXTI中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR1）
EXTI中断屏蔽寄存器描述如图31.2.1.2所示：

图31.2.1.2 EXTI_IMR1寄存器

我们要使用到EXTI16线中断，所以MR16位要置1，即取消屏蔽EXTI16线的中断请求。
EXTI上升沿触发选择寄存器（EXTI_RTSR1）
EXTI上升沿触发选择寄存器描述如图31.2.1.3所示：

图31.2.1.3 EXTI_RTSR寄存器

我们要使用到EXTI16线中断，所以TR16位要置1。
EXTI下降沿触发选择寄存器（EXTI_FTSR1）
EXTI下降沿触发选择寄存器描述如图31.2.1.4所示：

图31.2.1.4 EXTI_FTSR1寄存器

我们要使用到EXTI16线中断，所以TR16位要置1。
EXTI挂起寄存器（EXTI_PR1）
EXTI挂起寄存器描述如图31.2.1.5所示：

图31.2.1.5 EXTI_PR1寄存器

EXTI挂起寄存器EXTI_PR1管理的是EXTI0线到EXTI21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。

31.2.2 硬件设计

1. 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。

2. 硬件资源
1）LED灯
LED0：LED0 – PD14
LED1: LED1 – PC0
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(包括MCU屏和RGB屏,都支持)

3. 原理图
PVD属于STM32H7R7的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。我们通过LED1和LCD来指示进入PVD中断的情况。

31.2.3 程序设计

31.2.3.1 PWR的HAL库驱动
PWR在HAL库中的驱动代码在stm32h7rsxx_hal_pwr.c文件（及其头文件）中。
1. HAL_PWR_ConfigPVD函数
PVD的初始化函数，其声明如下：

void HAL_PWR_ConfigPVD (PWR_PVDTypeDef *sConfigPVD);

复制代码

函数描述：
用于初始化PWR。
函数形参：
形参1是PWR_PVDTypeDef结构体类型指针变量，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;

复制代码

1）PVDLevel：指向PVD检测级别，对应PWR_CR1寄存器的PLS位的设置，取值范围PWR_PVDLEVEL_1到PWR_PVDLEVEL_7。
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
调用HAL_PWR_ConfigPVD函数配置PVD，包括检测电压级别、使用中断线的什么边沿缘触发等。
2）使能PVD检测，配置PVD/AVD中断优先级，开启PVD/AVD中断
通过HAL_PWR_EnablePVD函数使能PVD检测。
通过HAL_NVIC_EnableIRQ函数使能PVD/AVD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/AVD中断服务函数为：PVD_AVD_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/AVD中断处理函数，我们只需要在PVD/AVD中断服务函数里面调用HAL_PWR_PVD_IRQHandler函数，然后逻辑代码在PVD/AVD中断服务回调函数HAL_PWR_PVDCallback中编写，详见本例程源码。

31.2.3.2 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。
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
* [url=home.php?mod=space&uid=271674]@param[/url] pl: 电压等级
* @retval 无
*/
void pwr_pvd_init(uint32_t pl)
{
PWR_PVDTypeDef pwr_pvd_struct = {0};
/* 配置并使能PVD */
pwr_pvd_struct.PVDLevel = pl;
pwr_pvd_struct.Mode = PWR_PVD_MODE_IT_RISING_FALLING;
HAL_PWR_ConfigPVD(&pwr_pvd_struct);
HAL_PWR_EnablePVD();
HAL_NVIC_SetPriority(PVD_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(PVD_IRQn);
}

复制代码

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/AVD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/AVD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) != RESET) /* 电压比PLS所选电压还低 */
{
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "PVD Low Voltage!", RED);
/* LCD显示电压低 */
LED1(0); /* 点亮绿灯, 表明电压低了 */
}
else
{
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "PVD Voltage OK! ", BLUE);
/* LCD显示电压正常 */
LED1(1); /* 灭掉绿灯 */
}
}

复制代码

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;
sys_cache_enable(); /* 打开L1-Cache */
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(300, 6, 2); /* 配置时钟，600MHz */
delay_init(600); /* 初始化延时 */
usart_init(115200); /* 初始化USART */
led_init(); /* 初始化LED */
mpu_memory_protection(); /* 保护相关存储区域 */
sdram_init(); /* 初始化SDRAM */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
pwr_pvd_init(PWR_PVDLEVEL_5); /* 初始化PVD */
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, 110, 200, 16, 16, "PVD Voltage OK", BLUE);
while (1)
{
if ((++t == 20)
{
t = 0;
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
}
}

复制代码

这里我们选择PVD的检测电压阀值为2.7V，其他的代码很好理解，最后下载验证一下。

31.2.4 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!"。

31.3 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31.1.3电源管理。我们直接从寄存器介绍开始。

31.3.1 EXTI寄存器
本实验我们用到外部中断来唤醒睡眠模式。我们用到WFI指令进入睡眠模式，这个后面会讲，进入睡眠模式后，使用外部中断唤醒。进入外部中断后，EXTI_IMR1寄存器的值会自动清零，我们需要把对应的外部中断线位置1，取消屏蔽，相当于其他中断的中断标志位进入中断后硬件自动置1，需要手动清零。
EXTI中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR1）
EXTI中断屏蔽寄存器描述如图31.3.1.1所示：

图31.3.1.1 EXTI_IMR1寄存器

实验中我们使用WK_UP（PC13）唤醒，即EXTI13线中断，所以在外部中断服务函数要把MR13位要置1。

31.3.2 硬件设计

1. 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。

2. 硬件资源
1） LED灯
   LED0: LED0 – PD14
   LED1: LED1 – PC0
2)独立按键
   KEY0 – PE9
   WK_UP – PC13
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(包括MCU屏和RGB屏,都支持)

3. 原理图
PWR属于STM32H7R7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。

31.3.3 程序设计

31.3.3.1 PWR的HAL库驱动

1. 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);

复制代码

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表示稳压器处于主模式，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。
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，不了解这两种指令的区别，请问度娘。
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PC13（连接按键WK_UP）。
通过__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE函数使能GPIOC的时钟。
通过HAL_GPIO_Init函数配置PC13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EXTI13中断。
通过HAL_NVIC_SetPriority函数设置中断优先级。
编写EXTI13_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睡眠模式
通过HAL_SuspendTick函数暂停滴答时钟，防止通过滴答时钟中断唤醒。
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。

31.3.3.2 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驱动源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。
首先看pwr.h头文件的几个宏定义：

/* 引脚定义 */
#define PWR_WKUP_INT_GPIO_PORT GPIOC
#define PWR_WKUP_INT_GPIO_PIN GPIO_PIN_13
#define PWR_WKUP_INT_GPIO_CLK_ENABLE() do{__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();}while (0)
#define PWR_WKUP_INT_IRQn EXTI13_IRQn
#define PWR_WKUP_INT_IRQHandler EXTI13_IRQHandler

复制代码

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13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 进入睡眠模式
* @param 无
* @retval 无
*/
void pwr_enter_sleep(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
PWR_WKUP_INT_GPIO_CLK_ENABLE();
HAL_NVIC_SetPriority(PWR_WKUP_INT_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(PWR_WKUP_INT_IRQn);
/* 配置唤醒引脚 */
gpio_init_struct.Pin = PWR_WKUP_INT_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(PWR_WKUP_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
/* 挂起HAL库时基定时器 */
HAL_SuspendTick();
/* 进入睡眠模式 */
HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
}

复制代码

该函数初始化WK_UP按键（PC13），并设置上升沿触发的外部中断线13，最后设置中断优先级并使能外部中断线13。
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_INT_GPIO_PIN);
}
/**
* @brief 外部中断回调函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
if (GPIO_Pin == PWR_WKUP_INT_GPIO_PIN)
{
/* 重新开启SysTick中断 */
SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_TICKINT_Msk;
}
}

复制代码

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;
sys_mpu_config(); /* 配置MPU */
sys_cache_enable(); /* 使能Cache */
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(300, 6, 2); /* 配置时钟，600MHz */
delay_init(600); /* 初始化延时 */
usart_init(115200); /* 初始化串口 */
led_init(); /* 初始化LED */
key_init(); /* 初始化按键 */
hyperram_init(); /* 初始化HyperRAM */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
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,提示进入停止模式 */
pwr_enter_sleep(); /* 进入睡眠模式 */
LED1(1); /* 关闭绿灯,提示退出停止模式 */
}
if (++t == 20)
{
t = 0;
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
}
}

复制代码

该部分程序，功能就是按下KEY0后，点亮LED1、暂停滴答时钟并进入睡眠模式。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，恢复滴答时钟，关闭LED1等。

31.3.4 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。

31.4 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31.1.3电源管理。我们直接从寄存器介绍开始。

31.4.1 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_CR1寄存器相关位。
PWR控制寄存器（PWR_CR1）
PWR的控制寄存器描述如图31.4.1.1所示：

图31.4.1.1 PWR_CR1寄存器

进入停止模式，我们设置稳压器为低功耗模式，等待中断唤醒。

31.4.2 硬件设计

1. 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。

2. 硬件资源
1）LED灯
   LED0: LED0 – PD14
   LED1: LED1 – PC0
2）独立按键
   KEY0 – PE9
   WK_UP – PC13
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(包括MCU屏和RGB屏,都支持)

3. 原理图
PWR属于STM32H7R7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。

31.4.3 程序设计

31.4.3.1 PWR的HAL库驱动

1. 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);

复制代码

函数描述：
用于设置CPU进入停止模式。
函数形参：
形参1 STM32H7RS系列不使用该参数，设置为0即可。
形参2指定用WFI还是WFE指令进入停止模式。有三个选择，PWR_STOPENTRY_WFI表示使用WFI指令，PWR_STOPENTRY_WFE表示使用WFE指令，PWR_STOPENTRY_WFE_NO_EVT_CLEAR表示使用WFE指令不清除未处理事件。我们选择第一个，不了解这三种指令的区别，请问度娘。
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PC13（连接按键WK_UP）。
通过__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE函数使能GPIOC的时钟。
通过HAL_GPIO_Init函数配置PC13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EXTI13中断。
通过HAL_NVIC_SetPriority函数设置中断优先级。
编写EXTI13_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sys_stm32_clock_init函数降频。
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睡眠模式
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。

31.4.3.2 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驱动源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。
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)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
PWR_WKUP_INT_GPIO_CLK_ENABLE();
HAL_NVIC_SetPriority(PWR_WKUP_INT_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(PWR_WKUP_INT_IRQn);
/* 配置唤醒引脚 */
gpio_init_struct.Pin = PWR_WKUP_INT_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(PWR_WKUP_INT_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
/* 挂起HAL库时基定时器 */
HAL_SuspendTick();
/* 进入停止模式 */
HAL_PWR_EnterSTOPMode(0, PWR_STOPENTRY_WFI);
}

复制代码

该函数首先是初始化唤醒按键引脚，然后调用HAL_SuspendTick函数设置暂停滴答时钟，防止通过滴答时钟中断唤醒。最后调用HAL_PWR_EnterSTOPMode函数进入停止模式，第1个参数不用于该产品系列，作为参数保存只是为了保持与低功率族的兼容性，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;
sys_mpu_config(); /* 配置MPU */
sys_cache_enable(); /* 使能Cache */
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(300, 6, 2); /* 配置时钟，600MHz */
delay_init(600); /* 初始化延时 */
usart_init(115200); /* 初始化串口 */
led_init(); /* 初始化LED */
key_init(); /* 初始化按键 */
hyperram_init(); /* 初始化HyperRAM */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
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)
{
/* 按下KEY0按键，开启LED1后进入停止模式 */
LED1(0);
pwr_enter_stop();
sys_stm32_clock_init(240, 5, 2);
LED1(1);
}
if (++t == 20)
{
t = 0;
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
}
}

复制代码

该部分程序，功能就是按下KEY0后，点亮LED1、暂停滴答时钟并进入停止模式。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，关闭LED1等。

31.4.4 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。

31.5 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31.1.3电源管理。我们直接从寄存器介绍开始。

31.5.1 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，使用特定唤醒源WKUP引脚来唤醒待机模式。
下面主要介绍本实验用到的几个寄存器。
PWR唤醒使能和极性寄存器（PWR_WKUPEPR）
PWR唤醒使能和极性寄存器描述如图31.5.1.1所示：

图31.5.1.1 PWR_WKUPEPR寄存器

本章，我们使用PC13的上升沿来唤醒MCU，PC13对应的WKUP源为：WKUP1，因此，对于PWR_WKUPEPR寄存器，我们需要设置的位如下：
1，设置WKUPEN1位为1，使能WKUP1的唤醒功能。
2，设置WKUPPP1位为0，选择上升沿唤醒。
3，设置WKUPPUPD1[1:0]位为2，选择使用下拉电阻，以保持WKUP1脚的低电平状态。
根据这三个步骤，设置好PWR_WKUPEPR寄存器，就可以设置PC13引脚的上升沿唤醒MCU了。
PWR唤醒清除寄存器（PWR_WKUPCR）
PWR唤醒清除寄存器描述如图31.5.1.2所示：

图31.5.1.2 PWR_WKUPCR寄存器

该寄存器我们只关心WKUPC1位，设置WKUPC1为1，可以清除PC13的唤醒标志位。
PWR CPU控制寄存器（PWR_CSR3）
PWR CPU控制寄存器描述如图31.5.1.3所示：

图31.5.1.3 PWR_CSR3寄存器

该寄存器我们只需要关心CSSF位，CSSF用于设置是否清空待机和停止模式的标志位。

31.5.2 硬件设计

1. 例程功能
LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，TFTLCD屏熄灭，提示进入待机模式，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，提示退出待机模式（相当于复位操作），程序重新执行，LED0继续闪烁。

2. 硬件资源
1）LED灯
   LED0: LED0 – PD14
2）独立按键
   KEY0 – PE9
   WK_UP – PC13
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(包括MCU屏和RGB屏,都支持)

3. 原理图
PWR属于STM32H7R7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上升沿触发唤醒CPU。LED0指示程序是否执行。

31.5.3 程序设计

31.5.3.1 PWR的HAL库驱动

1. 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);

复制代码

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_HIGH~ PWR_WAKEUP_PIN6_HIGH（等同于PWR_WAKEUP_PIN1~PWR_WAKEUP_PIN6）、PWR_WAKEUP_PIN1_LOW~ PWR_WAKEUP_PIN6_LOW。
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);

复制代码

2. HAL_PWR_EnterSTANDBYMode函数
进入待机模式函数，其声明如下：

void HAL_PWR_EnterSTANDBYMode (void);

复制代码

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唤醒的到来。
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，比如：关闭RTC相关中断、清除RTC相关中断标志位等一些操作，只是防止RTC中断唤醒。这里就不细讲，详见本例程源码。
通过__HAL_PWR_CLEAR_FLAG函数清除唤醒标志位。
通过HAL_PWR_EnableWakeUpPin函数使能PA0的唤醒功能。
通过HAL_PWR_EnterSTANDBYMode函数进入待机模式。
2）通过按下WKUP引脚上升沿触发唤醒待机模式
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（特定唤醒源）触发唤醒待机模式。

31.5.3.2 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驱动源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。
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_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN3); /* 配置唤醒引脚 */
__HAL_PWR_CLEAR_WAKEUPFLAG(PWR_FLAG_WKUP3); /* 清除Wake_UP标志 */
HAL_PWR_EnterSTANDBYMode(); /* 进入待机模式 */
}

复制代码

该函数首先是配置WKUP引脚来唤醒待机模式。然后是清除WKUP的标志，最后调用HAL_PWR_EnterSTANDBYMode函数进入待机模式。
最后在main.c里面编写如下代码：

int main(void)
{
uint8_t t = 0;
uint8_t key;
sys_mpu_config(); /* 配置MPU */
sys_cache_enable(); /* 使能Cache */
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(300, 6, 2); /* 配置时钟，600MHz */
delay_init(600); /* 初始化延时 */
usart_init(115200); /* 初始化串口 */
led_init(); /* 初始化LED */
key_init(); /* 初始化按键 */
hyperram_init(); /* 初始化HyperRAM */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
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)
{
t = 0;
LED0_TOGGLE();
}
delay_ms(10);
}
}

复制代码

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按键进行唤醒。注意待机模式唤醒后，系统会进行复位。

31.5.4 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，此时LED0继续闪烁，说明系统从待机模式中唤醒相当于复位。

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