5。STM32裸机开发（6）

最新推荐文章于 2025-07-15 17:05:23 发布

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本文详细介绍了STM32单片机的低功耗模式，包括睡眠、停止和待机模式，并重点讲解了如何配置待机模式以实现低功耗。此外，还阐述了RTC实时时钟的配置和使用，包括设置时钟源、分频、中断服务函数等，为实时系统提供了时间管理的基础。

嵌入式软件开发学习过程记录，本部分结合本人的学习经验撰写，系统描述各类基础例程的程序撰写逻辑。构建裸机开发的思维，为RTOS做铺垫（本部分基于库函数版实现），如有不足之处，敬请批评指正。

（6）中主要对前面内容进行两个补充，也是两个公共层的功能，即低功耗和实时RTC

一待机唤醒实验（低功耗）

很多单片机具有低功耗模式，比如 MSP430、STM8L 等，STM32 也不例外。默认情况下，系统复位或上电复位后，微控制器进入运行模式。在运行模式下，HCLK 为 CPU 提供时钟，并执行程序代码。当 CPU 不需继续运行（例如等待外部事件）时，可以利用多种低功耗模式来节省功耗。用户需要根据最低电源消耗、最快速启动时间和可用的唤醒源等条件，选定一个最佳的低功耗模式。

当然在运行模式下，也可以通过如下方式降低功耗：

1）降低系统时钟速度

2）不使用 APBx 和 AHB 外设时，将对应的外设时钟关闭

STM32的三种低功耗模式，这三种模式所需的功耗是逐级递减，也就是说待机模式功耗是最低的。

（1）睡眠模式（ CM3 内核停止工作，外设仍在运行）

（2）停止模式（所有时钟都停止）

（3）待机模式（ 1.8 V 内核电源关闭）

此处针对待机模式进行介绍

在睡眠模式中，仅关闭了内核时钟，内核停止运行，但其片上外设， CM3 核心的外设全都照常运行。在停止模式中，进一步关闭了其它所有的时钟，于是所有的外设都停止了工作，但由于其 1.8V 区域的部分电源没有关闭，还保留了内核的寄存器、内存的信息，所以从停止模式唤醒，并重新开启时钟后，还可以从上次停止处继续执行代码。在待机模式中，它除了关闭所有的时钟，还把 1.8V 区域的电源也完全关闭了，也就是说，从待机模式唤醒后，由于没有之前代码的运行记录，只能对芯片复位，重新检测 BOOT 条件，从头开始执行程序。

待机模式配置步骤

（电源管理相关库函数在 stm32f10x_pwr.c 和 stm32f10x_pwr.h 文件中）

（1）使能电源时钟

因为低功耗模式是通过 STM32 电源（PWR）系统进行管理的，所以需要使能电源时钟，调用的库函数为：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);//使能 PWR 外设时钟

（2）设置 WK_UP 引脚为唤醒源

待机唤醒方式有很多种，我们选择 WK_UP 引脚（PA0）上升沿来退出待机模式。在库函数中，设置使能 WK_UP 用于唤醒 CPU 待机模式的函数是： PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);

因为按键 K_UP 连接在 PA0 管脚上，并且是高电平有效，这样一来就可以使用 K_UP 按键来退出待机模式。

（3）进入待机模式

进入待机模式，首先要设置 SLEEPDEEP 位（详见《 Cortex M3 权威指南》，chpt13 Cortex-M3 的其它特性--电源管理章节），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 中断的到来。整个操作可以通过一个库函数完成，如下：

PWR_EnterSTANDBYMode();//进入待机模式

通常在进入待机模式前，我们会清除唤醒标志，以等待下次进入。清除唤醒标志库函数为：

PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);//清除 Wake-up 标志

注意：如果使能了 RTC 闹钟中断的时候，进入待机模式前，必须按如下操作处理：

1.禁止 RTC 中断（ ALRAIE、 ALRBIE、 WUTIE、 TAMPIE 和 TSIE 等）。

2.清零对应中断标志位。

3.清除 PWR 唤醒(WUF)标志（通过设置 PWR_CR 的 CWUF 位实现）。

4.重新使能 RTC 对应中断。

5.进入低功耗模式。

#include "wkup.h"

void Enter_Standby_Mode(void)
{
		
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);//使能PWR外设时钟

	PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);//清除Wake-up 标志

	PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);//使能唤醒管脚	使能或者失能唤醒管脚功能
	
	PWR_EnterSTANDBYMode();//进入待机模式
}

二 RTC 实时时钟实验（获取当前的时间和日期）

STM32 的实时时钟（ RTC）是一个独立的定时器。 STM32 的 RTC 模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。

从 RTC 的定时器特性来说，它是一个 32 位的计数器，只能向上计数。它的时钟来源有三种，分别为高速外部时钟的 128 分频（ HSE/128）、低速内部时钟 LSI 以及低速外部时钟 LSE。使用 HSE 分频时钟或 LSI 的话，在主电源 VDD 掉电的情况下，这两个时钟来源都会受到影响，因此没法保证 RTC 正常工作。所以 RTC 一般使用低速外部时钟 LSE，在设计中，频率通常为实时时钟模块中常用的 32.768KHz，这是因为 32768 = 2^15，分频容易实现，所以它被广泛应用到 RTC 模块。在主电源 VDD 有效的情况下(待机)， RTC 还可以配置闹钟事件使 STM32 退出待机模式。

RTC 配置步骤

（RTC 相关库函数在 stm32f10x_rtc.c 和 stm32f10x_rtc.h 文件中）

（1）使能电源时钟和后备域时钟，开启 RTC 后备寄存器写访问

要访问 RTC 和 RTC 备份区域就必须先使能电源及后备域时钟，然后使能 RTC 后备区域访问。电源时钟使能，通过 RCC_APB1ENR 寄存器来设置；RTC 及 RTC 备份寄存器的写访问，通过 PWR_CR 寄存器的 DBP 位设置。调用库函数为：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);//打开电源时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_BKP,ENABLE);//打开 RTC 后备域时钟

PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);//打开后备寄存器访问

（2）复位备份区域，开启外部低速振荡器

在取消备份区域写保护之后，我们可以先对这个区域复位，以清除前面的设置，当然这个操作不要每次都执行，因为备份区域的复位将导致之前存在的数据丢失，所以要不要复位，要视情况而定。然后我们使能外部低速振荡器，注意这里一般要先判断 RCC_BDCR 的 LSERDY 位来确定低速振荡器已经就绪了才开始下面的操作。备份区域复位的库函数为：

BKP_DeInit(); //复位备份区域

开启外部低速振荡器的函数是：

RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//开启外部 32.768K RTC 时钟

（3）选择 RTC 时钟，并使能

选择 LSE 为 RTC 时钟源库函数是：

RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //选择 LSE 作为 RTC 时钟

使能 RTC 时钟库函数是：

RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);//使能 RTC 时钟

（4）设置 RTC 的分频以及配置 RTC 时钟

在开启了 RTC 时钟之后，我们要做的就是设置 RTC 时钟的分频数，通过 RTC_PRLH 和 RTC_PRLL 来设置，然后等待 RTC 寄存器操作完成，并同步之后，设置秒钟中断。然后设置 RTC 的允许配置位（ RTC_CRH 的 CNF 位），设置时间（其实就是设置 RTC_CNTH 和 RTC_CNTL 两个寄存器）。

在进行 RTC 配置之前首先要打开允许配置位(CNF)，调用的库函数是：

RTC_EnterConfigMode();// 允许配置

在配置完成之后，注意更新配置同时退出配置模式，调用的库函数是：

RTC_ExitConfigMode();//退出配置模式，更新配置

设置 RTC 时钟分频数，调用的库函数是：这个函数只有一个参数，就是 RTC 时钟的分频数

void RTC_SetPrescaler(uint32_t PrescalerValue);

然后是设置秒中断允许，RTC 使能中断的函数是：函数的第一个参数用来选择 RTC 的中断类型，可通过库文件的头文件查看，第二个参数用于使能还是失能。比如要使能 RTC 秒中断，如下：

void RTC_ITConfig(uint16_t RTC_IT, FunctionalState NewState)；

RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);

接下来便是设置时间了，设置时间实际上就是设置 RTC 的计数值，时间与计数值之间是需要换算的。库函数中设置 RTC 计数值的方法是：

void RTC_SetCounter(uint32_t CounterValue);

（5）更新配置，设置 RTC 中断分组

在设置完时钟之后，我们将配置更新同时退出配置模式，这里还是通过RTC_CRH 的 CNF 来实现。调用库函数的方法是：

RTC_ExitConfigMode();//退出配置模式，更新配置

在退出配置模式更新配置之后我们在备份区域 BKP_DR1 中写入 0XA0A0 代表我们已经初始化过时钟了，下次开机（或复位）的时候，先读取 BKP_DR1 的值，然后判断是否是 0XA0A0 来决定是不是要配置。接着我们配置 RTC 的秒钟中断，并进行分组。

往备份区域写用户数据的函数是：函数的第一个参数用来设置备份寄存器的标号，这个在 rtc 库文件头文件内有定义，第二个参数是我们往备份寄存器写入的数据。比如我们向 BKP_DR1 中

写入 0XA0A0。函数如下：

void BKP_WriteBackupRegister(uint16_t BKP_DR, uint16_t Data)；

BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0XA0A0);

同样库函数还提供一个读取备份寄存器内容的函数，函数参数作用和写备份寄存器是一样的功能

uint16_t BKP_ReadBackupRegister(uint16_t BKP_DR)；

（6）编写 RTC 中断服务函数

前面步骤中我们配置好了 RTC 的秒中断，所以我们还需要编写对应的中断服务函数。RTC 中断服务函数名在 STM32F1 启动文件内可以查找到，RTC 中断函数名如下：

RTC_IRQHandler

因为 RTC 的中断类型有很多，所以进入中断后，我们需要在中断服务函数开头处通过读取 RTC 状态寄存器的值判断此次中断是哪种类型，然后做出相应的控制。库函数中用来读取 RTC 状态标志位的函数如下：参数 RTC_FLAG 用来选择 RTC 状态标志

FlagStatus RTC_GetFlagStatus(uint32_t RTC_FLAG);

在中断函数结束之前我们会清除下对应的中断标志。清除 RTC 秒中断标志函数如下：

RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC);

#include "rtc.h" 
#include "SysTick.h"
#include "usart.h"
		    

	   
_calendar calendar;//时钟结构体 
 
static void RTC_NVIC_Config(void)
{	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;		//RTC全局中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;	//先占优先级1位,从优先级3位
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;	//先占优先级0位,从优先级4位
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;		//使能该通道中断
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);		//根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
}


/*******************************************************************************
* 函 数 名         : RTC_Init
* 函数功能		   : RTC初始化
* 输    入         : 无
* 输    出         : 0,初始化成功
        			 1,LSE开启失败
*******************************************************************************/ 
u8 RTC_Init(void)
{
	//检查是不是第一次配置时钟
	u8 temp=0;
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);	//使能PWR和BKP外设时钟   
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);	//使能后备寄存器访问  
	if (BKP_ReadBackupRegister(BKP_DR1) != 0xA0A0)		//从指定的后备寄存器中读出数据:读出了与写入的指定数据不相乎
	{	 			
		BKP_DeInit();	//复位备份区域 	
		RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);	//设置外部低速晶振(LSE),使用外设低速晶振
		while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET&&temp<250)	//检查指定的RCC标志位设置与否,等待低速晶振就绪
		{
			temp++;
			delay_ms(10);
		}
		if(temp>=250)return 1;//初始化时钟失败,晶振有问题	    
		RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);		//设置RTC时钟(RTCCLK),选择LSE作为RTC时钟    
		RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);	//使能RTC时钟  
		RTC_WaitForLastTask();	//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
		RTC_WaitForSynchro();		//等待RTC寄存器同步  
		RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);		//使能RTC秒中断
		RTC_WaitForLastTask();	//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
		RTC_EnterConfigMode();// 允许配置	
		RTC_SetPrescaler(32767); //设置RTC预分频的值
		RTC_WaitForLastTask();	//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
		RTC_Set(2017,3,22,17,34,55);  //设置时间	
		RTC_ExitConfigMode(); //退出配置模式  
		BKP_WriteBackupRegister(BKP_DR1, 0XA0A0);	//向指定的后备寄存器中写入用户程序数据
	}
	else//系统继续计时
	{
		RTC_WaitForSynchro();	//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
		RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);	//使能RTC秒中断
		RTC_WaitForLastTask();	//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成
	}
	RTC_NVIC_Config();//RCT中断分组设置		    				     
	RTC_Get();//更新时间	
	return 0; //ok

}		 				    
//RTC时钟中断
//每秒触发一次  
//extern u16 tcnt; 
void RTC_IRQHandler(void)
{		 
	if (RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET)//秒钟中断
	{							
		RTC_Get();//更新时间  
		printf("RTC Time:%d-%d-%d %d:%d:%d\n",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);//输出闹铃时间	
				
 	}
	if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR)!= RESET)//闹钟中断
	{
		RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);		//清闹钟中断	  	
		RTC_Get();				//更新时间   
		printf("Alarm Time:%d-%d-%d %d:%d:%d\n",calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date,calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);//输出闹铃时间	
		
  	} 				  								 
	RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC|RTC_IT_OW);		//清闹钟中断
	RTC_WaitForLastTask();	  	    						 	   	 
}
//判断是否是闰年函数
//月份   1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11 12
//闰年   31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
//非闰年 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
//输入:年份
//输出:该年份是不是闰年.1,是.0,不是
u8 Is_Leap_Year(u16 year)
{			  
	if(year%4==0) //必须能被4整除
	{ 
		if(year%100==0) 
		{ 
			if(year%400==0)return 1;//如果以00结尾,还要能被400整除 	   
			else return 0;   
		}else return 1;   
	}else return 0;	
}	 			   


//月份数据表											 
u8 const table_week[12]={0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5}; //月修正数据表	  
//平年的月份日期表
const u8 mon_table[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : RTC_Set
* 函数功能		   : RTC设置日期时间函数（以1970年1月1日为基准，把输入的时钟转换为秒钟）
						1970~2099年为合法年份
* 输    入         : syear：年  smon：月  sday：日
					hour：时   min：分	 sec：秒			
* 输    出         : 0,成功
        			 1,失败
*******************************************************************************/
u8 RTC_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{
	u16 t;
	u32 seccount=0;
	if(syear<1970||syear>2099)return 1;	   
	for(t=1970;t<syear;t++)	//把所有年份的秒钟相加
	{
		if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;//闰年的秒钟数
		else seccount+=31536000;			  //平年的秒钟数
	}
	smon-=1;
	for(t=0;t<smon;t++)	   //把前面月份的秒钟数相加
	{
		seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加
		if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;//闰年2月份增加一天的秒钟数	   
	}
	seccount+=(u32)(sday-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加 
	seccount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数
    seccount+=(u32)min*60;	 //分钟秒钟数
	seccount+=sec;//最后的秒钟加上去

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);	//使能PWR和BKP外设时钟  
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);	//使能RTC和后备寄存器访问 
	RTC_SetCounter(seccount);	//设置RTC计数器的值

	RTC_WaitForLastTask();	//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成  	
	return 0;	    
}

//初始化闹钟		  
//以1970年1月1日为基准
//1970~2099年为合法年份
//syear,smon,sday,hour,min,sec：闹钟的年月日时分秒   
//返回值:0,成功;其他:错误代码.
u8 RTC_Alarm_Set(u16 syear,u8 smon,u8 sday,u8 hour,u8 min,u8 sec)
{
	u16 t;
	u32 seccount=0;
	if(syear<1970||syear>2099)return 1;	   
	for(t=1970;t<syear;t++)	//把所有年份的秒钟相加
	{
		if(Is_Leap_Year(t))seccount+=31622400;//闰年的秒钟数
		else seccount+=31536000;			  //平年的秒钟数
	}
	smon-=1;
	for(t=0;t<smon;t++)	   //把前面月份的秒钟数相加
	{
		seccount+=(u32)mon_table[t]*86400;//月份秒钟数相加
		if(Is_Leap_Year(syear)&&t==1)seccount+=86400;//闰年2月份增加一天的秒钟数	   
	}
	seccount+=(u32)(sday-1)*86400;//把前面日期的秒钟数相加 
	seccount+=(u32)hour*3600;//小时秒钟数
    seccount+=(u32)min*60;	 //分钟秒钟数
	seccount+=sec;//最后的秒钟加上去 			    
	//设置时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);	//使能PWR和BKP外设时钟   
	PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);	//使能后备寄存器访问  
	//上面三步是必须的!
	
	RTC_SetAlarm(seccount);
 
	RTC_WaitForLastTask();	//等待最近一次对RTC寄存器的写操作完成  	
	
	return 0;	    
}


//得到当前的时间
//返回值:0,成功;其他:错误代码.
u8 RTC_Get(void)
{
	static u16 daycnt=0;
	u32 timecount=0; 
	u32 temp=0;
	u16 temp1=0;	  
    timecount=RTC_GetCounter();	 
 	temp=timecount/86400;   //得到天数(秒钟数对应的)
	if(daycnt!=temp)//超过一天了
	{	  
		daycnt=temp;
		temp1=1970;	//从1970年开始
		while(temp>=365)
		{				 
			if(Is_Leap_Year(temp1))//是闰年
			{
				if(temp>=366)temp-=366;//闰年的秒钟数
				else {temp1++;break;}  
			}
			else temp-=365;	  //平年 
			temp1++;  
		}   
		calendar.w_year=temp1;//得到年份
		temp1=0;
		while(temp>=28)//超过了一个月
		{
			if(Is_Leap_Year(calendar.w_year)&&temp1==1)//当年是不是闰年/2月份
			{
				if(temp>=29)temp-=29;//闰年的秒钟数
				else break; 
			}
			else 
			{
				if(temp>=mon_table[temp1])temp-=mon_table[temp1];//平年
				else break;
			}
			temp1++;  
		}
		calendar.w_month=temp1+1;	//得到月份
		calendar.w_date=temp+1;  	//得到日期 
	}
	temp=timecount%86400;     		//得到秒钟数   	   
	calendar.hour=temp/3600;     	//小时
	calendar.min=(temp%3600)/60; 	//分钟	
	calendar.sec=(temp%3600)%60; 	//秒钟
	calendar.week=RTC_Get_Week(calendar.w_year,calendar.w_month,calendar.w_date);//获取星期   
	return 0;
}	 
//获得现在是星期几
//功能描述:输入公历日期得到星期(只允许1901-2099年)
//输入参数：公历年月日 
//返回值：星期号																						 
u8 RTC_Get_Week(u16 year,u8 month,u8 day)
{	
	u16 temp2;
	u8 yearH,yearL;
	
	yearH=year/100;	yearL=year%100; 
	// 如果为21世纪,年份数加100  
	if (yearH>19)yearL+=100;
	// 所过闰年数只算1900年之后的  
	temp2=yearL+yearL/4;
	temp2=temp2%7; 
	temp2=temp2+day+table_week[month-1];
	if (yearL%4==0&&month<3)temp2--;
	return(temp2%7);
}