RISC-V MCU应用教程之低功耗之停止模式

以RISC-V MCU CH32V307为例

1. 停止模式简介

停止模式是在内核深睡眠模式（SLEEPDEEP）基础上结合了外设的时钟控制机制，并可以让电压调节器运行在低功耗模式。

此模式下，高频时钟（HSE/HSI/PLL）被关闭，SRAM和寄存器内容保持，IO引脚状态保持。

该模式唤醒后，系统可继续运行，特别注意的是，此时默认系统时钟为内部 8MHz HSI，如有需要，可调用 SystemInit() 重新初始化时钟 。

停止模式下可工作的模块：

• 独立看门狗（IWDG）

• 实时时钟（RTC）

• 低频时钟（LSI/LSE）

该模式下的唤醒时间为 HSI RC唤醒时间（23.1 us） + 电压调节器从低功耗模式唤醒时间（53.6 us 如果开启），总共约 76.7us

此模式下，电压调节器处于低功耗模式的睡眠电流约为 34uA，电压调节器处于正常状态的睡眠电流约为 110.5uA。

:::tip

为了进一步降低功耗，建议将不用的 IO 引脚初始化为下拉输入模式。

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2. 进入停止模式

进入停止模式的步骤：

• 配置内核寄存器 PFIC_SCTLR 控制位 SLEEPDEEP=1

• 如果需要配置调压器进入低功耗模式，将电源控制寄存器 PWR_CTLR 控制位 PDDS = 0，控制位 LPDS=1，

• 执行 WFI 或 WFE 指令

:::tip

• 如果正在进行闪存编程，直到对内存访问完成，系统才进入停止模式；

• 如果正在进行对APB 的访问，直到对APB 访问完成，系统才进入停止模式

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3. 退出停止模式

退出停止模式的条件：

• 任一外部中断 EXTI0~ EXTI21，需要在外部中断寄存器中设置

• 唤醒事件：

  • 配置一个外部EXTI线为事件模式，当CPU从WFE唤醒后，因为对应事件线的挂起位没有被置位，不必清除相应外设的中断挂起位或PFIC中断通道挂起位。

  • 在外设的控制寄存器使能一个中断，但不在PFIC中使能，同时需要使能寄存器 PFIC_SCTLR 控制位 SEVONPEND。当CPU从WFE唤醒后，需要清除相应外设的中断挂起位或PFIC中断通道挂起位。

:::caution

不支持WKUP引脚上升沿唤醒

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4. 参考代码

#include "debug.h"

void wakeup_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure = {0};

    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_AFIO , ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* GPIOA.3 ----> EXTI_Line3 */
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource3);
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3;

    /* WFI - EXTI_Mode_Interrupt, WFE - EXTI_Mode_Event*/
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; 

    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

    /* when configured as event, no need to enable NVIC */
    NVIC_SetPriority(EXTI3_IRQn,0x00);
    NVIC_EnableIRQ(EXTI3_IRQn);

}

int main(void)
{

    /* Configure unused GPIO as IPD to reduce power consumption */
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};   
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|
             RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
    /***************************************/

    Delay_Init();
    USART_Printf_Init(256000);

    wakeup_init();
    
    printf("ch32v307 stop test\r\n");
    Delay_Ms(2000);

    // NVIC->SCTLR |= (1<<1); /* set SLEEPONEXIT */

    /* set regulator in low power mode，need enable rcc of pwr */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); 
    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);

    // PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_ON, PWR_STOPEntry_WFI);

    printf("wakeup\r\n");

    while(1)
    {
        printf("run in main loop\r\n");
        Delay_Ms(1000);
    }
}


__attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")))
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3)!=RESET)
    {
        SystemInit();
        printf("exti3 interrupt\r\n");
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);     /* Clear Flag */
    }
}

:::tip 当MCU处于停止模式或待机模式时，两线调试仿真接口是处于关闭状态，此时是无法用 WCH-Link 进行程序的下载。若唤醒配置不正确，MCU无法唤醒，此时就会和MCU失联。解决方式如下：

• 在主函数启动时加一个较长的延时函数，按住板子的复位键，使系统处于复位状态，然后点击 IDE 下载按钮，这时再释放复位键，这样MCU上电后执行延时函数期间对低功耗程序进行擦除。

• 选择启动方式，通过将BOOT0拉高，重新上电使MCU从SRAM启动，重新选择一个非睡眠程序下载，下载完成后将BOOT0拉低，然后重新上电即可重新下载程序。

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