stm32待机模式和停机模式唤醒程序的区别,以及唤醒后程序入口。

这两天研究了STM32的低功耗知识,低功耗里主要研究的是STM32的待机模式和停机模式。让单片机进入的待机模式和停机模式比较容易,实验中通过设置中断口PA1来响应待机和停机模式。

void EXTI1_IRQHandler(void)
{
if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1))
{
delay_ms(10);
while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1));
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1))
{
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);

RTC_SetAlarm(RTC_GetCounter()+4);  //设置4S后闹钟唤醒
RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, ENABLE);//使能闹钟中断. 
RTC_WaitForLastTask();//等待上一次写RTC任务完成

Standby();             //进入待机(停机)状态
}
}

}


void Standby()
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR , ENABLE);//开电源管理时钟PWR_Regulator_LowPower

PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);//使能唤醒引脚,默认PA0

         PWR_EnterSTANDBYMode();//进入待机
          //PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_ON, PWR_STOPEntry_WFI|PWR_STOPEntry_WFE);//进入停机
}


进入的待机模式和停机模式很简单,基本一样。那么问题来了。

主要问题有:

1:如何对他们进行唤醒?

2:唤醒的闹钟中断能否执行?

2:唤醒后的程序入口在哪?

通过各种实验和查资料,得到了如下结论:(本实验通过设定RTC_SetAlarm(RTC_GetCounter()+4); 为设置4S后进行闹钟唤醒,并开启闹钟中断,手册中可以查到闹钟中断能产生唤醒,故用闹钟中断进行实验)

先研究待机模式下的唤醒,在闹钟中断函数如下:

void RTCAlarm_IRQHandler(void)
{
if(RTC_GetFlagStatus(RTC_IT_ALR))
{
  RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);
  RTC_WaitForLastTask(); 
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);


        if(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_WU) != RESET)
        {
PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);
        }
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, 0);//LED指示

}
}

实验结果:PA5的LED不指示,并且从其他LED灯的指示可以知道程序又重新开始运行。也就是被复位。

因此待机模式下的唤醒结论如下:

1:唤醒形式直接产生闹钟中断就能唤醒。

2:唤醒后不会进入闹钟中断函数

3:唤醒后程序复位,重新执行

再研究停机模式下的唤醒,停机模式唤醒和待机唤醒差别很大,开始还以为两者相同,停机唤醒相对复杂些,中途调试了很长时间,才明白了停机唤醒的过程,贴上闹钟中断程序如下:

char Wakeflag=0;

void RTCAlarm_IRQHandler(void)
{
if(RTC_GetFlagStatus(RTC_IT_ALR))
{
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line17);
RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);
RTC_WaitForLastTask(); 
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7);
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);//对于程序可能产生的标志位必须的清除干净,不清除会出现唤醒失灵现象!!

      if(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_WU) != RESET)
        {
PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);//一般没用
        }
SystemInit();//重要,由于停机下对所有时钟关闭,所以唤醒需要重新配置时钟!!

       Wakeflag=!Wakeflag;
GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, Wakeflag);//LED灯指示

}
}

相比待机的闹钟中断是不复杂了很多,停机模式下的唤醒的中断函数需要注意这两点(能得到这两点,耗费了大量时间,终于还是搞定了,嗨皮!!):

1:重要,对于程序可能产生的标志位必须的清除干净,不清除会出现唤醒失灵现象!!

2:重要,由于停机下对所有时钟关闭,所以唤醒需要重新配置时钟!!

实验现象:LED可以产生开通与关断的效果。并且从其他LED的指示可以看到程序没有被复位,而是继续原来运行。

因此停机模式下的唤醒结论如下:

1:唤醒形式产生闹钟中断不一定就唤醒,需要对任何可能的标志位清楚,并且时钟要重新配置。

2:唤醒后进入闹钟中断函数

3:唤醒后程序进入闹钟中断函数,然后再进入原来停机的位置继续运行。没有复位,单片机寄存器里的各种变量值仍然保留!!
 

```markdown ## 题目重述 根据提供的程序流程图,在 STM32CubeIDE v1.8.0 环境下编写可运行的嵌入式程序,实现以下功能: - 系统启动后完成 HAL 库、系统时钟及外设初始化; - 应用层初始化,启动定时器与 ADC; - 主循环中判断设备处于“静止状态”或“运动状态”; - 根据状态分别处理: - 静止:递增休眠计时器,超时后进入低功耗模式,唤醒后重新初始化; - 运动:重置休眠计时器,进行传感器数据处理、计步算法、显示更新; - 定时通过蓝牙发送数据; - 定时检测电池电量; - 整体结构基于 HAL 库与低功耗管理。 --- ## 给出答案(答案为带注释的代码块) ```c /* main.c */ #include "main.h" #include "adc.h" #include "tim.h" #include "usart.h" #include "gpio.h" /* 自定义宏定义 */ #define SLEEP_TIMEOUT 100 // 休眠计数阈值(示例值) #define BLUETOOTH_INTERVAL 50 // 蓝牙发送间隔 #define BATTERY_CHECK_INTERVAL 200 // 电池检测间隔 /* 全局变量 */ uint32_t sleep_timer = 0; uint32_t bluetooth_timer = 0; uint32_t battery_timer = 0; uint8_t is_moving = 0; // 运动状态标志(由传感器逻辑决定) uint8_t adc_value = 0; /* 函数声明 */ void SystemClock_Config(void); void Periph_Init(void); void Application_Init(void); void Sensor_Update(void); void Step_Counter_Process(void); void Display_Update(void); void BLE_Send_Data(void); void Battery_Check(void); void Enter_LowPower_Mode(void); void Wakeup_Reinitialize(void); /** * @brief 程序入口 */ int main(void) { /* MCU Configuration */ HAL_Init(); SystemClock_Config(); Periph_Init(); // GPIO, ADC, TIM, USART等初始化 Application_Init(); // 启动定时器与ADC /* 主循环 */ while (1) { /* 模拟传感器获取运动状态 */ Sensor_Update(); if (!is_moving) { // 静止状态处理 sleep_timer++; if (sleep_timer >= SLEEP_TIMEOUT) { Enter_LowPower_Mode(); Wakeup_Reinitialize(); // 唤醒后重新初始化 sleep_timer = 0; } } else { // 运动状态处理 sleep_timer = 0; // 重置休眠计时器 // 传感器数据处理 HAL_ADC_Start(&hadc1); if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) == HAL_OK) { adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); } HAL_ADC_Stop(&hadc1); Step_Counter_Process(); // 计步算法 Display_Update(); // 更新显示 } // 蓝牙发送定时检查 bluetooth_timer++; if (bluetooth_timer >= BLUETOOTH_INTERVAL) { BLE_Send_Data(); bluetooth_timer = 0; } // 电池检测定时检查 battery_timer++; if (battery_timer >= BATTERY_CHECK_INTERVAL) { Battery_Check(); battery_timer = 0; } HAL_Delay(10); // 小延时模拟周期执行(实际可用RTOS或中断替代) } } /** * @brief 初始化外设(由CubeMX生成调用) */ void Periph_Init(void) { MX_GPIO_Init(); MX_ADC1_Init(); MX_TIM2_Init(); MX_USART1_UART_Init(); } /** * @brief 应用层初始化:启动定时器与ADC */ void Application_Init(void) { HAL_TIM_Base_Start(&htim2); HAL_ADC_Start(&hadc1); } /** * @brief 模拟传感器状态更新(实际应接IMU等) */ void Sensor_Update(void) { // 示例:随机或基于ADC判断是否运动 // 实际项目中应读取加速度传感器数据做运动检测 static uint8_t cnt = 0; is_moving = (cnt++ % 20 == 0) ? 1 : 0; // 模拟间歇运动 } /** * @brief 计步算法处理(简化版) */ void Step_Counter_Process(void) { // TODO: 实现峰值检测或滤波算法 } /** * @brief 显示更新 */ void Display_Update(void) { // TODO: 更新OLED/LCD屏幕 } /** * @brief 发送蓝牙数据 */ void BLE_Send_Data(void) { uint8_t data[] = "Data sent via BLE\n"; HAL_UART_Transmit(&huart1, data, sizeof(data) - 1, 100); } /** * @brief 电池电量检测 */ void Battery_Check(void) { // 可读取内部电压通道或分压电阻ADC值 HAL_ADC_Start(&hadc1); if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) == HAL_OK) { uint32_t volt = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); // 转换为电压:V = (volt / 4095) * Vref * 分压比 } HAL_ADC_Stop(&hadc1); } /** * @brief 进入停机模式(低功耗) */ void Enter_LowPower_Mode(void) { HAL_ADC_Stop(&hadc1); HAL_TIM_Base_Stop(&htim2); // 进入停机模式,等待外部中断唤醒 HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); } /** * @brief 唤醒后重新初始化系统 */ void Wakeup_Reinitialize(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); Periph_Init(); Application_Init(); } ``` --- ## 代码解析 1. **系统初始化部分**:调用 `HAL_Init()` `SystemClock_Config()` 完成基础配置,`Periph_Init()` 初始化各外设。 2. **应用层初始化**:开启定时器与 ADC,用于周期性任务数据采集。 3. **主循环状态机**: - 判断 `is_moving` 决定执行路径; - 静止时累加休眠计时器,达到阈值后进入 STOP 模式; - 唤醒后调用 `Wakeup_Reinitialize()` 恢复系统; - 运动时重置计时器并执行传感器处理、计步、显示等任务; 4. **定时任务管理**:使用软件计数器模拟定时触发蓝牙发送与电池检测; 5. **低功耗控制**:利用 `HAL_PWR_EnterSTOPMode` 实现节能,通过中断唤醒。 > 注:实际硬件中需配置 RTC 或外部中断作为唤醒源,例如按键或加速度传感器中断。 --- ## 知识点 ### 1. HAL库与STM32CubeIDE协同开发 HAL(Hardware Abstraction Layer)库封装寄存器操作,配合STM32CubeMX生成初始化代码,提升开发效率。 ### 2. STM32低功耗模式(STOP模式) STOP模式关闭内核时钟,保留RAM外设上下文,可通过外部中断唤醒,适用于待机节能场景。 ### 3. 状态机编程思想 依据当前状态(如静止/运动)执行不同分支逻辑,结构清晰,易于扩展至多状态控制系统。 ```
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