STM32CubeMX低功耗模式——待机模式（standby）RTC唤醒

使用CubeMX生成工程
代码处理
实验结果
总结

在ST的单片机中，一般低功耗模式都有stop(停机)模式和standby(待机)模式两种，这篇博客主要是分享一下standby模式，并且通过RTC实时时钟的闹钟将单片机从低功耗模式中唤醒的方法。为了方便演示，实验流程是，通过串口命令来设置单片机进入低功耗模式，再通过RTC的闹钟将单片机从低功耗状态唤醒，进入正常模式。

使用CubeMX生成工程

1.根据使用的单片机来配置生成工程，我使用的是NUCLEO-F303RE来做实验
2.配置需要使用到的外设

首先要设置单片机的时钟源，在这里我是用的是内部高速时钟源和外部的低速时钟源。因为RTC需要使用一个低速时钟源。
激活RTC功能，并设置RTC的闹钟

第一步：配置数据格式为二进制格式（Binary data format），便于后期处理。
第二步：自动异步分频使能，这里可以自动将RTC的时钟源分频成1HZ
第三步：选择使能闹钟屏蔽标识，例如图中的参数设置，表示在秒相同的时候触发，也就是一分钟触发一次闹钟。同理，可以设置一秒触发，一天触发一次或者一周触发一次。

在这里我还设置了串口，用于在实验中显示输出。

最后使能相关的外设的中断。
3.设置好工程名称和保存位置，选择自己用的开发工具和版本，然后生成工程代码

代码处理

首先引用和定义一些必要的头文件和参数

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */#include "usart_user.h"
#include "string.h"/* USER CODE END Includes *//* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */RTC_DateTypeDef gDateType;  //获取RTC日期
RTC_TimeTypeDef gTimeType;  //获取RTC时间RTC_DateTypeDef sDateType;  //设置RTC日期
RTC_TimeTypeDef sTimeType;  //设置RTC时间static char cmd_setTime[] = "AT+SETTIME";   //设置RTC时间命令
static char cmd_standby[] = "AT+STANDBY";   //进入standby模式命令/* USER CODE END PTD */

main函数循环中用于处理命令的部分

 /* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */if(USART_RX_Finish)   //判断串口接收完成{USART_RX_Finish = 0;   //清除串口接收完成标识if(strncmp(USART_RX_BUF,cmd_setTime,strlen(cmd_setTime)) == 0) //判断命令，处理RTC时钟设置{sTimeType.Hours = (USART_RX_BUF[(strlen(cmd_setTime) + 1)]-'0')*10 +(USART_RX_BUF[(strlen(cmd_setTime) + 2)]-'0');sTimeType.Minutes = (USART_RX_BUF[(strlen(cmd_setTime) + 4)]-'0')*10 +(USART_RX_BUF[(strlen(cmd_setTime) + 5)]-'0');sTimeType.Seconds = (USART_RX_BUF[(strlen(cmd_setTime) + 7)]-'0')*10 +(USART_RX_BUF[(strlen(cmd_setTime) + 8)]-'0');printf("设置RTC时间为 %02d:%02d:%02d \r\n",sTimeType.Hours,sTimeType.Minutes,sTimeType.Seconds);if(HAL_RTC_SetTime(&hrtc,&sTimeType,RTC_FORMAT_BIN)!=HAL_OK)    //设置RTC时间{printf("HAL_RTC_SetTime ERR \r\n");}printf("设置RTC时间成功！\r\n");}if(strncmp(USART_RX_BUF,cmd_standby,strlen(cmd_standby)) == 0) //判断命令，进入standby模式{printf("Executing test (standby) \r\n");GPIO_AnalogState_Config(); //设置IO口为模拟输入状态__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();    //进入standby模式printf("进入待机模式失败\r\n");}}if((PWR->CSR & PWR_CSR_WUF )== PWR_CSR_WUF)  //清除闹钟中断的标识{PWR->CR |= PWR_CR_CWUF;}HAL_Delay(200);HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port,LD2_Pin);   //翻转LD2，显示单片机处于正常工作状态}/* USER CODE END 3 */

获取RTC时间和日期的函数，以及RTC的闹钟中断回调函数

/* USER CODE BEGIN 4 *//*获取RTC的时钟和日期*/
void get_date (RTC_DateTypeDef *sDateStruc,RTC_TimeTypeDef *sTimeStruc)
{if(HAL_RTC_GetTime(&hrtc,sTimeStruc,RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK){printf("HAL_RTC_GetTime ERR \r\n");}if(HAL_RTC_GetDate(&hrtc,sDateStruc,RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK){printf("HAL_RTC_GetDate ERR \r\n");}}/*RTC闹钟的回调函数*/
void HAL_RTCEx_AlarmBEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{get_date(&gDateType,&gTimeType);printf("当前RTC时间为 %02d:%02d:%02d \r\n",gTimeType.Hours,gTimeType.Minutes,gTimeType.Seconds);}/* USER CODE END 4 */

设置IO口为模拟输入状态的函数，这个函数主要是为了在低功耗状态下，尽量控制IO上不必要的漏电流产生。

/* USER CODE BEGIN 2 */void GPIO_AnalogState_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;/*Set all GPIO in analog state to reduce power consumption*/__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_All;HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();__HAL_RCC_GPIOB_CLK_DISABLE();__HAL_RCC_GPIOC_CLK_DISABLE();
}/* USER CODE END 2 */

到这里基本就已经实现了单片机的standby模式了，并且可以通过RTC的闹钟实现休眠一分钟后唤醒。但是每次唤醒后都会让RTC时钟的时间重置，所以最后我通过判断后备寄存器的方式，来保证RTC的时间参数在唤醒时不被重置。具体代码如下：

void MX_RTC_Init(void)
{RTC_TimeTypeDef sTime = {0};RTC_DateTypeDef sDate = {0};RTC_AlarmTypeDef sAlarm = {0};/** Initialize RTC Only */hrtc.Instance = RTC;hrtc.Init.HourFormat = RTC_HOURFORMAT_24;hrtc.Init.AsynchPrediv = 127;hrtc.Init.SynchPrediv = 255;hrtc.Init.OutPut = RTC_OUTPUT_DISABLE;hrtc.Init.OutPutPolarity = RTC_OUTPUT_POLARITY_HIGH;hrtc.Init.OutPutType = RTC_OUTPUT_TYPE_OPENDRAIN;if (HAL_RTC_Init(&hrtc) != HAL_OK){Error_Handler();}/* USER CODE BEGIN Check_RTC_BKUP */if(HAL_RTCEx_BKUPRead(&hrtc,RTC_BKP_DR1) != 0xA5A5) //判断后备寄存器是否被赋值{/* USER CODE END Check_RTC_BKUP *//** Initialize RTC and set the Time and Date */sTime.Hours = 0;sTime.Minutes = 0;sTime.Seconds = 0;sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;if (HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK){Error_Handler();}sDate.WeekDay = RTC_WEEKDAY_MONDAY;sDate.Month = RTC_MONTH_JANUARY;sDate.Date = 1;sDate.Year = 0;if (HAL_RTC_SetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK){Error_Handler();}HAL_RTCEx_BKUPWrite(&hrtc,RTC_BKP_DR1, 0xA5A5); //为后备寄存器写入值}/** Enable the Alarm B */sAlarm.AlarmTime.Hours = 0;sAlarm.AlarmTime.Minutes = 0;sAlarm.AlarmTime.Seconds = 0;sAlarm.AlarmTime.SubSeconds = 0;sAlarm.AlarmTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;sAlarm.AlarmTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY|RTC_ALARMMASK_HOURS|RTC_ALARMMASK_MINUTES;sAlarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_ALL;sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_DATE;sAlarm.AlarmDateWeekDay = 1;sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_B;if (HAL_RTC_SetAlarm_IT(&hrtc, &sAlarm, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK){Error_Handler();}
}

到这里，待机模式（standby）下RTC唤醒就已经实现了。

实验结果

在电路上，程序复位后，LD2会周期闪烁，然后再发送“AT+STANDBY”命令后，LD2熄灭，然后等待大概1分钟（时间和你发送进入待机模式的时间有关系），LD2重新开始周期闪烁。

经过万用表测量，最后单片机的待机功耗为5.8uA

总结

在利用RTC闹钟唤醒standby模式中，需要关注的问题有：
1.关于功耗控制，需要对不使用的IO口进行漏电流的控制，因此，最好将没有使用的IO口都配置为模拟输入状态。
2.利用RTC闹钟进行唤醒时，需要注意闹钟中断触发后，中断标识是否被清除，否则，standby模式很可能在进入后立马退出。
3.如果要在退出standby模式后，RTC时钟需要继续按照设定的时间计时，需要通过后备寄存器来判断单片机是否是第一次启动。

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