跳到主要内容

STM32 低功耗外设

介绍​

在嵌入式系统中，低功耗设计是一个重要的课题，尤其是在电池供电的设备中。STM32微控制器提供了多种低功耗模式和外设，帮助开发者在不牺牲性能的前提下，最大限度地降低功耗。本文将详细介绍STM32的低功耗外设，并通过实际案例展示如何配置和使用这些外设。

STM32 低功耗模式概述​

STM32微控制器支持多种低功耗模式，包括睡眠模式、停止模式和待机模式。每种模式都有不同的功耗和唤醒时间特性。低功耗外设是这些模式的重要组成部分，它们可以在系统进入低功耗状态时继续工作，或者在需要时唤醒系统。

低功耗外设​

1. 低功耗定时器（LPTIM）​

低功耗定时器（LPTIM）是STM32中专门为低功耗应用设计的定时器。它可以在低功耗模式下运行，并且能够唤醒系统。

配置LPTIM​

以下是一个配置LPTIM的示例代码：

c
#include "stm32l4xx_hal.h"

LPTIM_HandleTypeDef hlptim1;

void LPTIM1_Init(void) {
  hlptim1.Instance = LPTIM1;
  hlptim1.Init.Clock.Source = LPTIM_CLOCKSOURCE_APBCLOCK_LPOSC;
  hlptim1.Init.Clock.Prescaler = LPTIM_PRESCALER_DIV1;
  hlptim1.Init.Trigger.Source = LPTIM_TRIGSOURCE_SOFTWARE;
  hlptim1.Init.OutputPolarity = LPTIM_OUTPUTPOLARITY_HIGH;
  hlptim1.Init.UpdateMode = LPTIM_UPDATE_IMMEDIATE;
  hlptim1.Init.CounterSource = LPTIM_COUNTERSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_LPTIM_Init(&hlptim1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

使用LPTIM​

c
void LPTIM1_Start(void) {
  HAL_LPTIM_Counter_Start_IT(&hlptim1, 0xFFFF);
}

void HAL_LPTIM_AutoReloadMatchCallback(LPTIM_HandleTypeDef *hlptim) {
  // 定时器中断处理
}

2. 低功耗串行通信接口（LPUART）​

低功耗串行通信接口（LPUART）是STM32中专门为低功耗应用设计的UART接口。它可以在低功耗模式下运行，并且能够唤醒系统。

配置LPUART​

以下是一个配置LPUART的示例代码：

c
#include "stm32l4xx_hal.h"

UART_HandleTypeDef hlpuart1;

void LPUART1_Init(void) {
  hlpuart1.Instance = LPUART1;
  hlpuart1.Init.BaudRate = 9600;
  hlpuart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  hlpuart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  hlpuart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  hlpuart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  hlpuart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  hlpuart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  hlpuart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
  if (HAL_UART_Init(&hlpuart1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

使用LPUART​

c
void LPUART1_SendData(uint8_t *pData, uint16_t Size) {
  HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, pData, Size, HAL_MAX_DELAY);
}

void LPUART1_ReceiveData(uint8_t *pData, uint16_t Size) {
  HAL_UART_Receive(&hlpuart1, pData, Size, HAL_MAX_DELAY);
}

3. 低功耗比较器（LPCOMP）​

低功耗比较器（LPCOMP）是STM32中专门为低功耗应用设计的比较器。它可以在低功耗模式下运行，并且能够唤醒系统。

配置LPCOMP​

以下是一个配置LPCOMP的示例代码：

c
#include "stm32l4xx_hal.h"

COMP_HandleTypeDef hcomp1;

void LPCOMP1_Init(void) {
  hcomp1.Instance = COMP1;
  hcomp1.Init.InputPlus = COMP_INPUT_PLUS_IO1;
  hcomp1.Init.InputMinus = COMP_INPUT_MINUS_VREFINT;
  hcomp1.Init.OutputPol = COMP_OUTPUTPOL_NONINVERTED;
  hcomp1.Init.Hysteresis = COMP_HYSTERESIS_HIGH;
  hcomp1.Init.BlankingSrce = COMP_BLANKINGSRC_NONE;
  hcomp1.Init.Mode = COMP_POWERMODE_HIGHSPEED;
  hcomp1.Init.WindowMode = COMP_WINDOWMODE_DISABLE;
  hcomp1.Init.TriggerMode = COMP_TRIGGERMODE_IT_RISING;
  if (HAL_COMP_Init(&hcomp1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

使用LPCOMP​

c
void LPCOMP1_Start(void) {
  HAL_COMP_Start(&hcomp1);
}

void HAL_COMP_TriggerCallback(COMP_HandleTypeDef *hcomp) {
  // 比较器中断处理
}

实际案例​

案例1：使用LPTIM实现低功耗定时唤醒​

在一个电池供电的温度传感器中，系统需要每隔10分钟唤醒一次，采集温度数据并发送到云端。使用LPTIM可以在低功耗模式下实现定时唤醒，从而延长电池寿命。

案例2：使用LPUART实现低功耗数据接收​

在一个远程控制设备中，系统需要在接收到特定指令时唤醒。使用LPUART可以在低功耗模式下接收数据，并在接收到指令时唤醒系统。

案例3：使用LPCOMP实现低功耗电压监测​

在一个电池供电的设备中，系统需要在电池电压低于某个阈值时唤醒并发出警告。使用LPCOMP可以在低功耗模式下监测电压，并在电压低于阈值时唤醒系统。

总结​

STM32的低功耗外设为嵌入式系统的低功耗设计提供了强大的支持。通过合理配置和使用这些外设，开发者可以在不牺牲性能的前提下，最大限度地降低系统功耗。本文介绍了LPTIM、LPUART和LPCOMP等低功耗外设的配置和使用方法，并通过实际案例展示了这些外设的应用场景。

附加资源​

练习​

  1. 使用LPTIM实现一个低功耗定时器，每隔5秒唤醒系统一次。
  2. 使用LPUART实现一个低功耗数据接收器，在接收到特定指令时唤醒系统。
  3. 使用LPCOMP实现一个低功耗电压监测器，在电压低于3.0V时唤醒系统并发出警告。