STM32L151低功耗项目笔记（CO传感器TGS5042）

这是以前做过的一个项目，我们理论不多说，直接上代码，根据代码来记录

CO传感器型号为TGS5042，使用STM32L151 ADC采样，计算CO的数值，使用Standby模式。

本文工程源码下载地址

main.c

/********************************************************************************* @file    L151test.c * @author  QZH* @version V1.1.0* @date    16-September-2020* @brief   ******************************************************************************* @attention* for bluesensor  : lower, DHT21* RTC       wake up* stop      模式不会断，唤醒从睡眠的地方* standby   模式，类似于重启* ******************************************************************************* @attention* 2020/12/17* CO传感器，使用L151的ADC直接测量电压* 不需要温湿度* 蓝牙模块为上次使用版本，驱动可以不用改变太大* * 2021/1/21* 1、添加CO计算函数；* 2、ADC数值处理在蓝牙模块唤醒等待的1s中内进行；* 3、实际测试，唤醒工作时间电流约 5.6~ 5.8 mA （程序1300ms左右，实测2S，估算电量可以细算）  ，休眠电流约 6uA,实际休眠电流约 4uA ~ 5uA，开始测试6uA 是因为连接了串口；* 4、初步设置，普通周期 为 5min ，300s 一次，  CO > 40ppm  变成10s 一次；* 5、后续有需要可以 使用后备寄存器  存储检测数据，可以做到检测一定次数再发送；* * *******************************************************************************//* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32l1xx.h"
#include "delay.h"
#include "gpio.h"
#include "sys.h"
#include "stm32l1xx_clock_config.h"
#include "usart.h"
#include "rtc.h"
#include "blue_common.h"
#include "adc.h"
#include "co.h"/** @addtogroup STM32L1xx_StdPeriph_Examples* @{*/u8 sendtime = 0;/*** @brief  Main program* @param  None* @retval None*/int main(void)
{/*到main()函数这里 SystemInit()已经初始化了，在学习startup_xxxx.s文件里提到过，会调用很早版本的固件库 需要用户自己 SystemInit();*/u16 normal_cycle = 300; u16 quick_cycle = 10;/*把系统时钟放低时钟频率低，功耗低，但是相应的系统速度也肯定慢下来了*/SetHCLKTo8();/*根据系统时钟初始化延时函数*/delay_init(8);/*外设： 依次是串口，ADC，蓝牙模块控制IO*/My_USARTx_Config(USART1,9600);My_USARTx_Config(USART3,9600); Adc_init();blue_control_init();printf("main start!\r\n");#ifdef TESTblue_slp_on;#endifwhile(1){/*芯片唤醒就开始执行自己想做的操作，读取ADC，蓝牙模块发送消息，都在这个函数里面*/blue_setcmd();printf("300ms time for send message...\r\n");delay_ms(300); //这个时间得留给蓝牙发送报文/*根据传感器的数据设置周期，就是RTC唤醒的时间  RTC_Config*/if(sendtime == 0){printf("into normal_cycle  lowerpower mode!\r\n");RTC_Config(normal_cycle);   }else if(sendtime == 1){printf("into quick_cycle  lowerpower mode!\r\n");RTC_Config(quick_cycle);}/*使能自动唤醒功能 */printf("open wakeup!\r\n");RTC_WakeUpCmd(ENABLE);printf("gpio pin set to lowerpower!\r\n");/*进入低功耗前，记得把所有的IO口设置为模拟输入*/gpio_lowpower();printf("get in standby for 5 s!\r\n");Sys_Standby();printf("Standby model won,t go to this place!\r\n");RTC_WakeUpCmd(DISABLE);}
}

唤醒函数RTC_Config

其中有一个关键函数RTC_Config，这个函数的实现ST官方包括网上的例子也很多，当初也是参考了不少demo：

#include "rtc.h"#define LSE_STARTUP_TIMEOUT_Num   0xFFFFF void RTC_Config(uint32_t wakeuptime_s)
{__IO uint32_t lse_waittime = 0;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;/* Enable the PWR clock */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);/*!< Allow access to RTC 使能后备寄存器访问*/PWR_RTCAccessCmd(ENABLE);//RESET RTC DomainRCC_RTCResetCmd(ENABLE);RCC_RTCResetCmd(DISABLE);//LSE enable   32.768kRCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);//wait till LSE is readywhile((RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET)&&(lse_waittime<LSE_STARTUP_TIMEOUT_Num)){lse_waittime++;}/*这里有一段代码是如果外部低速晶振出了问题采用的，用下面这段需要把上面的while语句修改一下ex1:if (timeout == 0) {RCC_LSICmd(ENABLE);while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSIRDY) == RESET);RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);} else {RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); }ex2:  //ex2 就是按照上面while一致的方式来进行的if(lse_waittime>=LSE_STARTUP_TIMEOUT_Num){XTUpCounter = 0;RCC_LSICmd(ENABLE);while((RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET)&&(lse_waittime<LSE_STARTUP_TIMEOUT_Num)){lse_waittime++;}if(XTUpCounter<HSE_STARTUP_TIMEOUT_Num){RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSI);  //选择内部晶振作为RTC时钟源RTCStateFlag = 2;}else{RTCStateFlag = 0;}   }else{RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//选择外部晶振作为RTC时钟源RTCStateFlag = 1;}*///rtc clock selectRCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);//enable rtc clockRCC_RTCCLKCmd(ENABLE);// wait for rtc APB registers synchronisationRTC_WaitForSynchro();/*这里估计可以在后背寄存器保存一定的数据，但是目前这里没有用到// Configure the RTC data register and RTC prescaler 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if (RTC_ReadBackupRegister(RTC_BKP_DR0) != 0x32F2) { RTC_InitStructure.RTC_AsynchPrediv = 0x7F;RTC_InitStructure.RTC_SynchPrediv = 0xFF;RTC_InitStructure.RTC_HourFormat = RTC_HourFormat_24;RTC_Init(&RTC_InitStructure);RTC_WriteBackupRegister(RTC_BKP_DR0, 0x32F2);}RTC_WaitForSynchro();*//*//配置RTC数据寄存器以及时钟分频RTC_InitStructure.RTC_AsynchPrediv = 0X7F;//同步  设置预分频为1S一次RTC_InitStructure.RTC_SynchPrediv = 0XFF; //异步   255  RTC_InitStructure.RTC_HourFormat = RTC_HourFormat_24;//24小时制//检查RTC初始化 if(RTC_Init(&RTC_InitStructure) == ERROR){while(1);}//Set the date: Thursday January 11th 2018，2018/01/25 星期四RTC_DateStruct.RTC_Year = 0x18;RTC_DateStruct.RTC_Month = RTC_Month_January;RTC_DateStruct.RTC_Date = 0x27;RTC_DateStruct.RTC_WeekDay = RTC_Weekday_Thursday;RTC_SetDate(RTC_Format_BCD, &RTC_DateStruct);//Set the time to 10h 09mn 15s AM ，早上10:09:15RTC_TimeStructure.RTC_H12     = RTC_H12_PM;RTC_TimeStructure.RTC_Hours   = 0x21;RTC_TimeStructure.RTC_Minutes = 0x57;RTC_TimeStructure.RTC_Seconds = 0x33; RTC_SetTime(RTC_Format_BCD, &RTC_TimeStructure);*///EXIT ConfigEXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line20);EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line20;EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//enable the rtc wakeup interruptNVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_WKUP_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//先关闭TRC中断使能// RTC_WakeUpCmd(DISABLE); //rtc wakeup interrupt generation:clock source:RTCDiv_16,//wakeup time base:4sRTC_WakeUpClockConfig(RTC_WakeUpClock_CK_SPRE_16bits);RTC_SetWakeUpCounter(wakeuptime_s);//清除RTC唤醒中断标志RTC_ClearFlag(RTC_FLAG_WUTF);//enable the wakeup interruptRTC_ITConfig(RTC_IT_WUT, ENABLE);
}void RTC_WKUP_IRQHandler(void)
{if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_WUT) != RESET){RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_WUT);EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line20);}
}

除了上面的rtc.c，当初测试的时候，也针对系统时钟频率，IO口，ADC配置也进行了测试：

时钟频率

我为什么没有设置更高，更高虽然功耗大，但是运行时间短，相对的功耗不见得比低频率高，这个得看自己的实际需求，不能一概而论。我是直接设置成 8M：

/*把系统时钟放低时钟频率低，功耗低，但是相应的系统速度也肯定慢下来了*/SetHCLKTo8();/*根据系统时钟初始化延时函数*/delay_init(8);

IO口

IO口用到的不多，最后休眠前有一个gpio_lowpower()函数如下：

void gpio_lowpower(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

ADC

ADC配置其实和F103一样，固件库的配置都是一样的，这个也是从别的地方复制一下，这个配置其实网上很多，我记得我最初看到还是在正点原子的F103系列教程demo里面看到的，基本就是一样：

#include "adc.h"void Adc_init(void)
{ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;/*----------------- ADC1 configuration with DMA enabled --------------------*//* Enable the HSI oscillator */RCC_HSICmd(ENABLE);/* Enable GPIOA clock */RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);/* Configure PA.1 (ADC Channe1) in analog mode */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* Check that HSI oscillator is ready */while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSIRDY) == RESET);ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div1;ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);/* Enable ADC1 clock */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);/* ADC1 configuration */ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;  //需要连续读10次，所以开启ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);/* ADC1 regular channel18 configuration */ ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_48Cycles);   /* Enable ADC1 */ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);/* Wait until the ADC1 is ready */while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADONS) == RESET){          }           ADC_SoftwareStartConv(ADC1); }//获得ADC值
//ch:通道值 0~3
u16 Get_Adc(u8 ch)
{//设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_48Cycles );    //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期                   ADC_SoftwareStartConv(ADC1);        //使能指定的ADC1的软件转换启动功能    while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回最近一次ADC1规则组的转换结果
}u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
{u32 temp_val=0;u8 t;for(t=0;t<times;t++){temp_val+=Get_Adc(ch);delay_ms(5);}return temp_val/times;
}

TGS5042传感器

TGS5042解析代码在这里就不贴出来，因为如果做其他产品这个部分也没有必要知道，我自己也只是为了做个记录，国外的传感器，价格比较贵，而且这个传感器有些年头了，传感器的更新还是比较快的，估计以后也用得少。

蓝牙模块

蓝牙模块使用的是深圳云里物里的 MS50SFB 模块，是nRF52832的内核，因为是别人的固件，所以产品在蓝牙模块通讯处理部分还是有改进空间的，可以自己使用 nRF52832 模块进行设计，然后程序执行的时间，功耗，可以得到进一步控制。

产品最终

唤醒工作时间电流约 5.6~ 5.8 mA ，2s左右。

产品实际运行时间2S，主要是因为和蓝牙模块的通讯和预留发送蓝牙报文的时间，一般至少预留蓝牙模块发送 2个周期以上的报文，以确保产品周期播报的稳定性，这也是根据自己的实际需求，如果休眠时间过长，可以多放点周期，如果本来周期就短，唤醒工作时间可以缩短。

休眠电流约 4uA ~ 5uA。（以上电流是在3.6V电池供电环境下）

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