第57章 PWR-停止模式实验

第五十七章 PWR-停止模式实验

1. 硬件设计

本实验中的硬件与睡眠模式中的一致，主要使用到了按键、LED彩灯以及使用串口输出调试信息。

2. 软件设计

2.1 编程目标

1. 重新配置时钟

2. 获取两种状态的时钟并打印

3. 主函数测试

2.2 代码分析

2.2.1 重启HSE时钟

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， 本实验中定义了一个函数，用于恢复系统时钟

static void SYSConfig_STOP(void)
{
    RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); // 使能HSE
    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET); // 等待HSE就绪
    RCC_PLLCmd(ENABLE); // 使能PLL
    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET); // 等待PLL就绪
    RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); // 选择PLL作为系统时钟源
    while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08); // 等待系统时钟源切换到PLL
}

2.2.2 主函数

停止模式实验的main函数流程与睡眠模式的类似，主要是调用指令方式的不同及唤醒后增加了恢复时钟的操作

int main(void)
{
    RCC_ClocksTypeDef clock_status_wakeup;
    RCC_ClocksTypeDef clock_status_config;
    uint8_t clock_source_wakeup;
    uint8_t clock_source_config;
    LED_Init();
    USART_Config();
    KEY_EXTI_Init();
    while(1)
    {
        printf("Green light on, program running normally\r\n");
        LED_GREEN();
        Delay(0xFFFFFF);
        printf("Red light on, entering STOP mode\r\n");
        LED_RED();
        PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI); // 进入停止模式
        // 获取刚唤醒时的时钟源
        clock_source_wakeup = RCC_GetSYSCLKSource();
        RCC_GetClocksFreq(&clock_status_wakeup);
        // 从停止模式唤醒后使用的是HSI时钟，所以需要重新配置时钟
        SYSConfig_STOP();
        clock_source_config = RCC_GetSYSCLKSource();
        RCC_GetClocksFreq(&clock_status_config);
        // 打印两种情况的时钟状态
         printf("\r\nClock status after reconfiguration:\r\n");
        printf("SYSCLK frequency: %d,\r\n HCLK frequency: %d,\r\n PCLK1 frequency: %d,\r\n PCLK2 frequency: %d,\r\n Clock source: %d (0 means HSI, 8 means PLLCLK)\n", 
            clock_status_config.SYSCLK_Frequency, 
            clock_status_config.HCLK_Frequency, 
            clock_status_config.PCLK1_Frequency, 
            clock_status_config.PCLK2_Frequency, 
            clock_source_config);
        printf("\r\nClock status just after wakeup:\r\n");    
        printf("SYSCLK frequency: %d,\r\n HCLK frequency: %d,\r\n PCLK1 frequency: %d,\r\n PCLK2 frequency: %d,\r\n Clock source: %d (0 means HSI, 8 means PLLCLK)\n", 
            clock_status_wakeup.SYSCLK_Frequency, 
            clock_status_wakeup.HCLK_Frequency, 
            clock_status_wakeup.PCLK1_Frequency, 
            clock_status_wakeup.PCLK2_Frequency, 
            clock_source_wakeup);
        Delay(0xFFFFFF);
        printf("Test finished\r\n");    
    }
}

1. 程序中首先初始化了LED灯及串口以便用于指示芯片的运行状态，并且把实验板上的两个按键都初始化成了中断模式， 以便当系统进入停止模式的时候可以通过按键来唤醒。这些硬件的初始化过程都跟前面章节中的一模一样。

2. 初始化完成后使用LED及串口表示运行状态，在本实验中，LED彩灯为绿色时表示正常运行，红灯时表示停止状态， 蓝灯时表示刚从停止状态中被唤醒。在停止模式下，I/O口会保持停止前的状态，所以LED彩灯在停止模式时也会保持亮红灯。

3. 程序执行一段时间后，调用库函数PWR_EnterSTOPMode把调压器设置在低功耗模式，并使用WFI指令进入停止状态。 由于WFI停止模式可以使用任意EXTI的中断唤醒，所以我们可以使用按键中断唤醒。

4. 当系统进入睡眠状态后，我们按下实验板上的KEY1或KEY2按键，即可唤醒系统，当执行完中断服务函数后， 会继续执行WFI指令(即PWR_EnterSTOPMode函数)后的代码。

5. 为了更清晰地展示停止模式的影响，在刚唤醒后，我们调用了库函数RCC_GetSYSCLKSource以及RCC_GetClocksFreq获取刚唤醒后的系统的时钟源以及时钟频率， 在使用SYSCLKConfig_STOP恢复时钟后，我们再次获取这些时状态，最后再通过串口打印出来。

6. 通过串口调试信息我们会知道刚唤醒时系统时钟使用的是HSI时钟，频率为8MHz ，恢复后的系统时钟采用HSE倍频后的PLL时钟，时钟频率为72MHz。

3. 小结

和上一章相比，就多了一个恢复系统时钟的函数

3.1 实验目标

• 理解STM32的停止模式及其工作原理。
• 通过LED和按键来观察停止模式的效果。

3.2 实验步骤

1. 硬件连接

• 将LED连接到一个GPIO引脚（例如PA5）。
• 将按键连接到另一个GPIO引脚（例如PC13），并确保其配置为外部中断。
• 使用适当的电阻连接LED，以控制电流。

2. 软件配置

1. 创建新项目：在STM32的开发环境中创建一个新项目，选择对应的STM32芯片。
2. 配置GPIO：

• 将PA5设置为输出模式，用于控制LED。
• 将PC13设置为输入模式，并配置为外部中断（EXTI）触发，选择下降沿触发（按键按下）。

3. 编写代码

#include "stm32f4xx.h"  // STM32F4标准固件库头文件

// 定义LED和按键的引脚
#define LED_PIN GPIO_Pin_5
#define LED_PORT GPIOA
#define BUTTON_PIN GPIO_Pin_13
#define BUTTON_PORT GPIOC

void GPIO_Config(void);
void System_Clock_Config(void);
void Enter_Stop_Mode(void);

int main(void)
{
    // 初始化系统时钟
    System_Clock_Config();
    // 配置GPIO
    GPIO_Config();
    // 无限循环
    while (1)
    {
        // 点亮LED，表示系统将进入停止模式
        GPIO_SetBits(LED_PORT, LED_PIN);
        Delay(1000); // 等待1秒
        // 关闭LED，准备进入停止模式
        GPIO_ResetBits(LED_PORT, LED_PIN);
        // 进入停止模式
        Enter_Stop_Mode();
        // 唤醒后再次点亮LED，表示系统已唤醒
        GPIO_SetBits(LED_PORT, LED_PIN);
        Delay(1000); // 等待1秒
    }
}

// 按键中断回调函数
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
    // 检查按键引脚是否触发中断
    if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line13) != RESET)
    {
        // 清除中断标志位
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line13);
    }
}

// 进入停止模式的函数
void Enter_Stop_Mode(void)
{
    // 使能PWR时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);
    // 设置停止模式
    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);
}

// GPIO配置函数
void GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    // 使能GPIO时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);

    // 配置LED引脚为输出模式
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED_PIN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init(GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);

    // 配置按键引脚为输入模式并使能外部中断
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = BUTTON_PIN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; // 下拉
    GPIO_Init(GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);

    // 配置外部中断
    SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOC, EXTI_PinSource13);

    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
    EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line13; // 选择按键引脚
    EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 中断模式
    EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; // 下降沿触发
    EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能中断
    EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
}

// 系统时钟配置函数
void System_Clock_Config(void)
{
    // 配置系统时钟的代码（生成的代码）
    // 例如设置HSE作为系统时钟，配置PLL等
}

// 延时函数，简化处理
void Delay(uint32_t time)
{
    while (time--);
}

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2024.9.25 第一次修订，后期不再维护

2025.1.29 优化代码