CKS32F4xx系列低功耗模式

STANDBY模式

第十七期 2023.7.6

本章中，我們主要對CKS32F4xx系列的待機模式（STANDBY）做詳細介紹。在該模式下，芯片功耗最低，1.2V供電區域、PLL、HSI和HSE振蕩器也完全被關閉。除備份域（RTC寄存器、RTC備份寄存器和備份SRAM）和待機電路中的寄存器外，SRAM和寄存器內容丟失。因此，從待機模式喚醒后，只能從頭開始執行程序，那我們如何進入STANDBY模式及喚醒方式，可以按照下述表格中的步驟執行即可：

CKS32F4xx系列標準庫把進入STANDBY模式這部分的操作封裝到PWR_EnterSTANDBYMode函數中了，需要先通過PWR_CR設置PDDS位以及SLEEPDEEP位，使得芯片進入深度睡眠時進入待機模式，接著調用__force_stores函數確保存儲操作完畢后再調用WFI指令，從而進入待機模式。需要注意的是，調用本函數前，還需要清空WUF 寄存器位才能進入待機模式。

RTC時鐘簡介

CKS32F4xx系列的RTC，是一個獨立的BCD定時器/計數器，RTC提供一個日歷時鐘（包含年月日時分秒信息）、兩個可編程鬧鐘（ALARM A和ALARM B）中斷，以及一個具有中斷功能的周期性可編程喚醒標志。RTC還包含用于管理低功耗模式的自動喚醒單元。兩個32位寄存器包含二進碼十進數格式(BCD)的秒、分鐘、小時（12或24小時制）、星期幾、日期、月份和年份。此外，還可提供二進制格式的亞秒值。系統可以自動將月份的天數補償為28、29（閏年）、30和31天。并且還可以進行夏令時補償。其它32位寄存器還包含可編程的鬧鐘亞秒、秒、分鐘、小時、星期幾和日期。此外，還可以使用數字校準功能對晶振精度的偏差進行補償。RTC模塊和時鐘配置是在后備區域，即在系統復位或從待機模式喚醒后RTC的設置和時間維持不變，只要后備區域供電正常，那么RTC將可以一直運行。但是在系統復位后，會自動禁止訪問后備寄存器和RTC，以防止對后備區域(BKP)的意外寫操作。所以在要設置時間之前，先要取消備份區域（BKP）寫保護。RTC的框圖，如下圖所示：

采用RTC周期性喚醒STANDBY模式實驗

程序設計主要要點如下：

① RTC初始化；

② RTC周期性自動喚醒；

③清除WUF標志位，進入待機狀態。

1）初始化RTC配置函數

void CKS_RTC_Init(void)
{
  uint16_t retry = 0x1FFF; 
  RTC_InitTypeDef  RTC_InitStructure;


  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); 
  PWR_BackupAccessCmd(ENABLE); 


  RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);   
  while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET)  
  {
    retry--; 
    Delay(0xffff);
  }
  if(retry == 0)
  {
    return 1; 
  }
  RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);     
  RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);   


  RTC_InitStructure.RTC_AsynchPrediv  =  0x7F;
  RTC_InitStructure.RTC_SynchPrediv   =  0xFF;
  RTC_InitStructure.RTC_HourFormat   =  RTC_HourFormat_24;
  RTC_Init(&RTC_InitStructure);
}

在CKS_RTC_Init函數中，用來初始化RTC配置以及日期和時鐘，但只在首次設置時間，隨后重新上電/復位都不再進行時間設置（前提是備份電池有電）。為了時間更為精準，這里選用了LSE，即外部32.768kHz晶振作為RTC_CLK的時鐘源，而RTC時鐘核心，要求提供1Hz的時鐘，所以接著是設置RTC_CLK的預分頻系數，包括異步和同步兩個，這里設置異步分頻因子為ASYNCHPREDIV為（127），同步分頻因子為ASYNCHPREDIV（255），則產生的時鐘CK_SPRE=32.768/(127+1)*(255+1)=1HZ，即每秒更新一次。

2）RTC周期性喚醒配置函數

void RTC_Set_WakeUp(uint32_t wksel, uint16_t cnt)
{ 
  NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStructure;
  EXTI_InitTypeDef   EXTI_InitStructure;


  RTC_WakeUpCmd(DISABLE);
  RTC_WakeUpClockConfig(wksel); 
  RTC_SetWakeUpCounter(cnt-1); 


  RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_WUT); 
  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line22); 
   
  RTC_ITConfig(RTC_IT_WUT, ENABLE); 
  RTC_WakeUpCmd(ENABLE);


  EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line22;
  EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; 
  EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; 
  EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
  EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); 


  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_WKUP_IRQn; 
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 
}

在RTC_Set_WakeUp函數中，首先通過RTC_WakeUpCmd函數，關閉WakeUp，接著調用RTC_WakeUpClockConfig函數，配置WakeUp時鐘分頻系數及來源，然后通過調用RTC_SetWakeUpCounter，設置WakeUp自動裝載寄存器，隨后使能WakeUp，最后開啟配置鬧鐘中斷以及NVIC中斷優先級。鑒于此處為RTC喚醒待機實驗，僅做demo例程使用，因而不用編寫中斷服務函數。

3）芯片進入STANDBY模式

查閱CKS32F4xx系列標準庫及相關手冊，我們了解到使能RTC周期性喚醒，在進入STANDBY模式前，需要進行以下操作，代碼如下：

void CKS_Set_Standby_Mode(void)
{    
  RTC_ITConfig(RTC_IT_TS|RTC_IT_WUT|RTC_IT_ALRB|RTC_IT_ALRA, DISABLE); 
  RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_TS|RTC_IT_WUT|RTC_IT_ALRB|RTC_IT_ALRA); 
  PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU); 
    
  RTC_Set_WakeUp(RTC_WakeUpClock_CK_SPRE_16bits, 3);
    
  PWR_EnterSTANDBYMode();         
}

在CKS_Set_Standby_Mode函數中，先禁止RTC中斷（ALRAIE、ALRBIE、TSIE、WUTIE和TAMPIE等），接著清零對應中斷標志位，以及清除PWR喚醒（WUF）標志，然后調用RTC_Set_WakeUp函數，設置每3s后喚醒STANDBY模式，同時該函數中也重新使能RTC對應中斷，最后調用PWR_EnterSTANDBYMode進入STANDBY模式。

4）主函數配置

本例程中主函數主要對上文所述函數調用，程序編譯下載至開發板，先進行相關外設初始化后，直接進入STANDBY模式，每隔3s由RTC喚醒，隨即又進入STANDBY模式，循環往復，主函數代碼如下：

int main(void)
{  
  CKS_RTC_Init();       
  
  while (1)
  {        
    CKS_Set_Standby_Mode();    
  }
}

審核編輯：湯梓紅