STM32芯片的功耗模式有哪几种呢

　　42.1 STM32的电源管理简介
　　电源对电子设备的重要性不言而喻，它是保证系统稳定运行的基础，而保证系统能稳定运行后，又有低功耗的要求。在很多应用场合中都对电子设备的功耗要求非常苛刻，如某些传感器信息采集设备，仅靠小型的电池提供电源，要求工作长达数年之久，且期间不需要任何维护；由于智慧穿戴设备的小型化要求，电池体积不能太大导致容量也比较小，所以也很有必要从控制功耗入手，提高设备的续行时间。因此，STM32有专门的电源管理外设监控电源并管理设备的运行模式，确保系统正常运行，并尽量降低器件的功耗。
　　42.1.1 电源监控器
　　STM32芯片主要通过引脚VDD从外部获取电源，在它的内部具有电源监控器用于检测VDD的电压，以实现复位功能及掉电紧急处理功能，保证系统可靠地运行。
　　1. 上电复位与掉电复位（POR与PDR）
　　当检测到VDD的电压低于阈值VPOR及VPDR时，无需外部电路辅助，STM32芯片会自动保持在复位状态，防止因电压不足强行工作而带来严重的后果。见图 421，在刚开始电压低于VPOR时（约1.72V），STM32保持在上电复位状态（POR，Power On Reset），当VDD电压持续上升至大于VPOR时，芯片开始正常运行，而在芯片正常运行的时候，当检测到VDD电压下降至低于VPDR阈值（约1.68V），会进入掉电复位状态（PDR，Power Down Reset）。
　　
　　图 421 POR与PDR
　　2. 欠压复位（BOR）
　　POR与PDR的复位电压阈值是固定的，如果用户想要自行设定复位阈值，可以使用STM32的BOR功能（Brownout Reset）。它可以编程控制电压检测工作在表 421中的阈值级别，通过修改“选项字节”（某些特殊寄存器）中的BOR_LEV位即可控制阈值级别。其复位控制示意图见图 422。
　　
　　图 422 BOR复位控制
　　3. 可编程电压检测器PVD
　　上述POR、PDR以及BOR功能都是使用其电压阈值与外部供电电压VDD比较，当低于工作阈值时，会直接进入复位状态，这可防止电压不足导致的误操作。除此之外，STM32还提供了可编程电压检测器PVD，它也是实时检测VDD的电压，当检测到电压低于VPVD阈值时，会向内核产生一个PVD中断（EXTI16线中断）以使内核在复位前进行紧急处理。该电压阈值可通过电源控制寄存器PWR_CSR设置。
　　使用PVD可配置8个等级，见表 422。其中的上升沿和下降沿分别表示类似图 422中VDD电压上升过程及下降过程的阈值。
　　42.1.2 STM32的电源系统
　　为了方便进行电源管理，STM32把它的外设、内核等模块跟据功能划分了供电区域，其内部电源区域划分见图 423。
　　
　　图 423 STM32的电源系统
　　从框图了解到，STM32的电源系统主要分为备份域电路、内核电路以及ADC电路三部分，介绍如下：
　　 备份域电路
　　STM32的LSE振荡器、RTC、备份寄存器及备份SRAM这些器件被包含进备份域电路中，这部分的电路可以通过STM32的VBAT引脚获取供电电源，在实际应用中一般会使用3V的钮扣电池对该引脚供电。
　　在图中备份域电路的左侧有一个电源开关结构，它的功能类似图 424中的双二极管，在它的上方连接了VBAT电源，下方连接了VDD主电源（一般为3.3V），右侧引出到备份域电路中。当VDD主电源存在时，由于VDD电压较高，备份域电路通过VDD供电，当VDD掉电时，备份域电路由钮扣电池通过VBAT供电，保证电路能持续运行，从而可利用它保留关键数据。
　　
　　图 424 双二极管结构
　　 调压器供电电路
　　在STM32的电源系统中调压器供电的电路是最主要的部分，调压器为备份域及待机电路以外的所有数字电路供电，其中包括内核、数字外设以及RAM，调压器的输出电压约为1.2V，因而使用调压器供电的这些电路区域被称为1.2V域。
　　调压器可以运行在“运行模式”、“停止模式”以及“待机模式”。在运行模式下，1.2V域全功率运行；在停止模式下1.2V域运行在低功耗状态，1.2V区域的所有时钟都被关闭，相应的外设都停止了工作，但它会保留内核寄存器以及SRAM的内容；在待机模式下，整个1.2V域都断电，该区域的内核寄存器及SRAM内容都会丢失（备份区域的寄存器及SRAM不受影响）。
　　 ADC电源及参考电压
　　为了提高转换精度，STM32的ADC配有独立的电源接口，方便进行单独的滤波。ADC的工作电源使用VDDA引脚输入，使用VSSA作为独立的地连接，VREF引脚则为ADC提供测量使用的参考电压。
　　42.1.3 STM32的功耗模式
　　按功耗由高到低排列，STM32具有运行、睡眠、停止和待机四种工作模式。上电复位后STM32处于运行状态时，当内核不需要继续运行，就可以选择进入后面的三种低功耗模式降低功耗，这三种模式中，电源消耗不同、唤醒时间不同、唤醒源不同，用户需要根据应用需求，选择最佳的低功耗模式。三种低功耗的模式说明见表 423。
　　这三种低功耗模式层层递进，运行的时钟或芯片功能越来越少，因而功耗越来越低。
　　1. 睡眠模式
　　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，CM4核心的外设全都还照常运行。有两种方式进入睡眠模式，它的进入方式决定了从睡眠唤醒的方式，分别是WFI（wait for interrupt）和WFE（wait for event），即由等待“中断”唤醒和由“事件”唤醒。睡眠模式的各种特性见表 424。
　　表 424 睡眠模式的各种特性
　　特性
　　说明
　　立即睡眠
　　在执行WFI 或WFE 指令时立即进入睡眠模式。
　　退出时睡眠
　　在退出优先级最低的中断服务程序后才进入睡眠模式。
　　进入方式
　　内核寄存器的SLEEPDEEP = 0 ，然后调用WFI或WFE指令即可进入睡眠模式；
　　另外若内核寄存器的SLEEPONEXIT=0时，进入“立即睡眠”模式，SLEEPONEXIT=1时，进入“退出时睡眠”模式。
　　唤醒方式
　　如果是使用WFI指令睡眠的，则可使用任意中断唤醒；
　　如果是使用WFE指令睡眠的，则由事件唤醒。
　　睡眠时
　　关闭内核时钟，内核停止，而外设正常运行，在软件上表现为不再执行新的代码。这个状态会保留睡眠前的内核寄存器、内存的数据。
　　唤醒延迟
　　无延迟。
　　唤醒后
　　若由中断唤醒，先进入中断，退出中断服务程序后，接着执行WFI指令后的程序；若由事件唤醒，直接接着执行WFE后的程序。
　　2. 停止模式
　　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1.2V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。停止模式可以由任意一个外部中断（EXTI）唤醒。在停止模式中可以选择电压调节器为开模式或低功耗模式，可选择内部FLASH工作在正常模式或掉电模式。停止模式的各种特性见表 425。
　　表 425 停止模式的各种特性
　　3. 待机模式
　　待机模式，它除了关闭所有的时钟，还把1.2V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。它有四种唤醒方式，分别是WKUP（PA0）引脚的上升沿，RTC闹钟事件，NRST引脚的复位和IWDG（独立看门狗）复位。
　　42.2 电源管理相关的库函数及命令
　　STM32标准库对电源管理提供了完善的函数及命令，使用它们可以方便地进行控制，本小节对这些内容进行讲解。
　　42.2.1 配置PVD监控功能
　　PVD可监控VDD的电压，当它低于阈值时可产生PVD中断以让系统进行紧急处理，这个阈值可以直接使用库函数PWR_PVDLevelConfig配置成前面表 422中说明的阈值等级。
　　42.2.2 WFI与WFE命令
　　我们了解到进入各种低功耗模式时都需要调用WFI或WFE命令，它们实质上都是内核指令，在库文件core_cmInstr.h中把这些指令封装成了函数，见代码清单 241。
　　代码清单 421 WFI与WFE的指令定义（core_cmInstr.h文件）
　　1
　　2 /** brief Wait For Interrupt
　　3
　　4 Wait For Interrupt is a hint instruction that suspends execution
　　5 until one of a number of events occurs.
　　6 */
　　7 #define __WFI __wfi
　　8
　　9
　　10 /** brief Wait For Event
　　11
　　12 Wait For Event is a hint instruction that permits the processor to enter
　　13 a low-power state until one of a number of events occurs.
　　14 */
　　15 #define __WFE __wfe
　　对于这两个指令，我们应用时一般只需要知道，调用它们都能进入低功耗模式，需要使用函数的格式“__WFI（）;”和“__WFE（）;”来调用（因为__wfi及__wfe是编译器内置的函数，函数内部使用调用了相应的汇编指令）。其中WFI指令决定了它需要用中断唤醒，而WFE则决定了它可用事件来唤醒，关于它们更详细的区别可查阅《cortex-CM3/CM4权威指南》了解。
　　42.2.3 进入停止模式
　　直接调用WFI和WFE指令可以进入睡眠模式，而进入停止模式则还需要在调用指令前设置一些寄存器位，STM32标准库把这部分的操作封装到PWR_EnterSTOPMode函数中了，它的定义见代码清单 402。
　　代码清单 422 进入停止模式
　　1 /**
　　2 * @brief 进入停止模式
　　3 *
　　4 * @note 在停止模式下所有I/O的会保持在停止前的状态
　　5 * @note 从停止模式唤醒后，会使用HSI作为时钟源
　　6 * @note 调压器若工作在低功耗模式，可减少功耗，但唤醒时会增加延迟
　　7 * @param PWR_Regulator： 设置停止模式时调压器的工作模式
　　8 * @arg PWR_MainRegulator_ON： 调压器正常运行
　　9 * @arg PWR_LowPowerRegulator_ON： 调压器低功耗运行
　　10 * @param PWR_STOPEntry： 设置使用WFI还是WFE进入停止模式
　　11 * @arg PWR_STOPEntry_WFI： WFI进入停止模式
　　12 * @arg PWR_STOPEntry_WFE： WFE进入停止模式
　　13 * @retval None
　　14 */
　　15 void PWR_EnterSTOPMode（uint32_t PWR_Regulator， uint8_t PWR_STOPEntry）
　　16 {
　　17 uint32_t tmpreg = 0;
　　18
　　19 /* 设置调压器的模式 ------------*/
　　20 tmpreg = PWR-》CR;
　　21 /* 清除 PDDS 及 LPDS 位 */
　　22 tmpreg &= CR_DS_MASK;
　　23
　　24 /* 根据PWR_Regulator 的值（调压器工作模式）配置LPDS，MRLVDS及LPLVDS位 */
　　25 tmpreg |= PWR_Regulator;
　　26
　　27 /* 写入参数值到寄存器 */
　　28 PWR-》CR = tmpreg;
　　29
　　30 /* 设置内核寄存器的SLEEPDEEP位 */
　　31 SCB-》SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;
　　32
　　33 /* 设置进入停止模式的方式-----------------*/
　　34 if （PWR_STOPEntry == PWR_STOPEntry_WFI） {
　　35 /* 需要中断唤醒*/
　　36 __WFI（）;
　　37 } else {
　　38 /* 需要事件唤醒 */
　　39 __WFE（）;
　　40 }
　　41 /* 以下的程序是当重新唤醒时才执行的，清除SLEEPDEEP位的状态*/
　　42 SCB-》SCR &= （uint32_t）~（（uint32_t）SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk）;
　　43 }
　　这个函数有两个输入参数，分别用于控制调压器的模式及选择使用WFI或WFE停止，代码中先是根据调压器的模式配置PWR_CR寄存器，再把内核寄存器的SLEEPDEEP位置1，这样再调用WFI或WFE命令时，STM32就不是睡眠，而是进入停止模式了。函数结尾处的语句用于复位SLEEPDEEP位的状态，由于它是在WFI及WFE指令之后的，所以这部分代码是在STM32被唤醒的时候才会执行。
　　要注意的是进入停止模式后，STM32的所有I/O都保持在停止前的状态，而当它被唤醒时，STM32使用HSI作为系统时钟（16MHz）运行，由于系统时钟会影响很多外设的工作状态，所以一般我们在唤醒后会重新开启HSE，把系统时钟设置会原来的状态。
　　前面提到在停止模式中还可以控制内部FLASH的供电，控制FLASH是进入掉电状态还是正常供电状态，这可以使用库函数PWR_FlashPowerDownCmd配置，它其实只是封装了一个对FPDS寄存器位操作的语句，见代码清单 423。这个函数需要在进入停止模式前被调用，即应用时需要把它放在上面的PWR_EnterSTOPMode之前。
　　代码清单 423 控制FLASH的供电状态
　　1 /**
　　2 * @brief 设置内部FLASH在停止模式时是否工作在掉电状态
　　3 * 掉电状态可使功耗更低，但唤醒时会增加延迟
　　4 * @param NewState：
　　5 ENABLE:FLASH掉电
　　6 DISABLE:FLASH正常运行
　　7 * @retval None
　　8 */
　　9 void PWR_FlashPowerDownCmd（FunctionalState NewState）
　　10 {
　　11 /*配置FPDS寄存器位*/
　　12 *（__IO uint32_t *） CR_FPDS_BB = （uint32_t）NewState;
　　13 }
　　42.2.4 进入待机模式
　　类似地，STM32标准库也提供了控制进入待机模式的函数，其定义见代码清单 403。
　　代码清单 424 进入待机模式
　　1 /**
　　2 * @brief 进入待机模式
　　3 * @note 待机模式时，除以下引脚，其余引脚都在高阻态：
　　4 * -复位引脚
　　5 * - RTC_AF1 引脚 （PC13） （需要使能侵入检测、时间戳事件或RTC闹钟事件）
　　6 * - RTC_AF2 引脚 （PI8） （需要使能侵入检测或时间戳事件）
　　7 * - WKUP 引脚 （PA0） （需要使能WKUP唤醒功能）
　　8 * @note 在调用本函数前还需要清除WUF寄存器位
　　9 * @param None
　　10 * @retval None
　　11 */
　　12 void PWR_EnterSTANDBYMode（void）
　　13 {
　　14 /* 选择待机模式 */
　　15 PWR-》CR |= PWR_CR_PDDS;
　　16
　　17 /* 设置内核寄存器的SLEEPDEEP位 */
　　18 SCB-》SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;
　　19
　　20 /* 存储操作完毕时才能进入待机模式，使用以下语句确保存储操作执行完毕 */
　　21
　　22 __force_stores（）;
　　23
　　24 /* 等待中断唤醒 */
　　25 __WFI（）;
　　26 }
　　该函数中先配置了PDDS寄存器位及SLEEPDEEP寄存器位，接着调用__force_stores函数确保存储操作完毕后再调用WFI指令，从而进入待机模式。这里值得注意的是，待机模式也可以使用WFE指令进入的，如果您有需要可以自行修改；另外，由于这个函数没有操作WUF寄存器位，所以在实际应用中，调用本函数前，还需要清空WUF寄存器位才能进入待机模式。
　　在进入待机模式后，除了被使能了的用于唤醒的I/O，其余I/O都进入高阻态，而从待机模式唤醒后，相当于复位STM32芯片，程序重新从头开始执行。
　　42.3 PWR—睡眠模式实验
　　在本小节中，我们以实验的形式讲解如何控制STM32进入低功耗睡眠模式。
　　42.3.1 硬件设计
　　实验中的硬件主要使用到了按键、LED彩灯以及使用串口输出调试信息，这些硬件都与前面相应实验中的一致，涉及到硬件设计的可参考原理图或前面章节中的内容。
　　42.3.2 软件设计
　　本小节讲解的是“PWR—睡眠模式”实验，请打开配套的代码工程阅读理解。
　　1. 程序设计要点
　　（1） 初始化用于唤醒的中断按键；
　　（2） 进入睡眠状态；
　　（3） 使用按键中断唤醒芯片；
　　2. 代码分析
　　main函数
　　睡眠模式的程序比较简单，我们直接阅读它的main函数了解执行流程，见代码清单 242。
　　代码清单 425 睡眠模式的main函数（main.c文件）
　　1
　　2 /**
　　3 * @brief 主函数
　　4 * @param 无
　　5 * @retval 无
　　6 */
　　7 int main（void）
　　8 {
　　9
　　10 LED_GPIO_Config（）;
　　11
　　12 /*初始化USART1*/
　　13 Debug_USART_Config（）;
　　14
　　15 /* 初始化按键为中断模式，按下中断后会进入中断服务函数 */
　　16 EXTI_Key_Config（）;
　　17
　　18 printf（“rn欢迎使用秉火 STM32 F429 开发板。rn”）;
　　19 printf（“rn秉火F429 睡眠模式例程rn”）;
　　20
　　21 printf（“rn实验说明：rn”）;
　　22
　　23 printf（“rn 1.本程序中，绿灯表示STM32正常运行，红灯表示睡眠状态，蓝灯表示刚从睡眠状态被唤醒rn”）;
　　24 printf（“rn 2.程序运行一段时间后自动进入睡眠状态，在睡眠状态下，可使用KEY1或KEY2唤醒rn”）;
　　25 printf（“rn 3.本实验执行这样一个循环：rn”）;
　　26printf（“rn --》亮绿灯（正常运行）-》亮红灯（睡眠模式）-》按KEY1或KEY2唤醒-》亮蓝灯（刚被唤醒）--》rn”）;
　　27 printf（“rn 4.在睡眠状态下，DAP下载器无法给STM32下载程序，rn”）;
　　28 printf（“rn可按KEY1、KEY2唤醒后下载，rn”）;
　　29 printf（“rn或按复位键使芯片处于复位状态，然后在电脑上点击下载按钮，再释放复位按键，即可下载rn”）;
　　30
　　31 while （1） {
　　32 /*********执行任务***************************/
　　33 printf（“rn STM32正常运行，亮绿灯rn”）;
　　34
　　35 LED_GREEN;
　　36 Delay（0x3FFFFFF）;
　　37
　　38 /*****任务执行完毕，进入睡眠降低功耗***********/
　　39
　　40
　　41 printf（“rn进入睡眠模式，按KEY1或KEY2按键可唤醒rn”）;
　　42
　　43 //使用红灯指示，进入睡眠状态
　　44 LED_RED;
　　45 //进入睡眠模式
　　46 __WFI（）; //WFI指令进入睡眠
　　47
　　48 //等待中断唤醒 K1或K2按键中断
　　49
　　50 /***被唤醒，亮蓝灯指示***/
　　51 LED_BLUE;
　　52 Delay（0x1FFFFFF）;
　　53
　　54 printf（“rn已退出睡眠模式rn”）;
　　55 //继续执行while循环
　　56 }
　　57 }
　　这个main函数的执行流程见图 425。
　　
　　图 425 睡眠模式实验流程图
　　（1） 程序中首先初始化了LED灯及串口以便用于指示芯片的运行状态，并且把实验板上的两个按键都初始化成了中断模式，以便当系统进入睡眠模式的时候可以通过按键来唤醒。这些硬件的初始化过程都跟前面章节中的一模一样。
　　（2） 初始化完成后使用LED及串口表示运行状态，在本实验中，LED彩灯为绿色时表示正常运行，红灯时表示睡眠状态，蓝灯时表示刚从睡眠状态中被唤醒。
　　（3） 程序执行一段时间后，直接使用WFI指令进入睡眠模式，由于WFI睡眠模式可以使用任意中断唤醒，所以我们可以使用按键中断唤醒。
　　（4） 当系统进入停止状态后，我们按下实验板上的KEY1或KEY2按键，即可使系统回到正常运行的状态，当执行完中断服务函数后，会继续执行WFI指令后的代码。
　　中断服务函数
　　系统刚被唤醒时会进入中断服务函数，见代码清单 243。
　　代码清单 426 按键中断的服务函数（stm32f4xx_it.c文件）
　　1
　　2 void KEY1_IRQHandler（void）
　　3 {
　　4 //确保是否产生了EXTI Line中断
　　5 if （EXTI_GetITStatus（KEY1_INT_EXTI_LINE） ！= RESET） {
　　6 LED_BLUE;
　　7 printf（“rn KEY1 按键中断唤醒 rn”）;
　　8 EXTI_ClearITPendingBit（KEY1_INT_EXTI_LINE）;
　　9 }
　　10 }
　　11
　　12 void KEY2_IRQHandler（void）
　　13 {
　　14 //确保是否产生了EXTI Line中断
　　15 if （EXTI_GetITStatus（KEY2_INT_EXTI_LINE） ！= RESET） {
　　16 LED_BLUE;
　　17 printf（“rn KEY2 按键中断唤醒 rn”）;
　　18 //清除中断标志位
　　19 EXTI_ClearITPendingBit（KEY2_INT_EXTI_LINE）;
　　20 }
　　21 }
　　用于唤醒睡眠模式的中断，其中断服务函数也没有特殊要求，跟普通的应用一样。
　　42.3.3 下载验证
　　下载这个实验测试时，可连接上串口，在电脑端的串口调试助手获知调试信息。当系统进入睡眠状态的时候，可以按KEY1或KEY2按键唤醒系统。
　　注意：
　　当系统处于睡眠模式低功耗状态时（包括后面讲解的停止模式及待机模式），使用DAP下载器是无法给芯片下载程序的，所以下载程序时要先把系统唤醒。或者使用如下方法：按着板子的复位按键，使系统处于复位状态，然后点击电脑端的下载按钮下载程序，这时再释放复位按键，就能正常给板子下载程序了。
　　42.4 PWR—停止模式实验
　　在睡眠模式实验的基础上，我们进一步讲解如何进入停止模式及唤醒后的状态恢复。
　　42.4.1 硬件设计
　　本实验中的硬件与睡眠模式中的一致，主要使用到了按键、LED彩灯以及使用串口输出调试信息。
　　42.4.2 软件设计
　　本小节讲解的是“PWR—停止模式”实验，请打开配套的代码工程阅读理解。
　　1. 程序设计要点
　　（1） 初始化用于唤醒的中断按键；
　　（2） 设置停止状态时的FLASH供电或掉电；
　　（3） 选择电压调节器的工作模式并进入停止状态；
　　（4） 使用按键中断唤醒芯片；
　　（5） 重启HSE时钟，使系统完全恢复停止前的状态。
　　2. 代码分析
　　重启HSE时钟
　　与睡眠模式不一样，系统从停止模式被唤醒时，是使用HSI作为系统时钟的，在STM32F429中，HSI时钟一般为16MHz，与我们常用的180MHz相关太远，它会影响各种外设的工作频率。所以在系统从停止模式唤醒后，若希望各种外设恢复正常的工作状态，就要恢复停止模式前使用的系统时钟，本实验中定义了一个SYSCLKConfig_STOP函数，用于恢复系统时钟，它的定义见代码清单 243。
　　代码清单 427 恢复系统时钟（main.c文件）
　　1 /**
　　2 * @brief 停机唤醒后配置系统时钟： 使能 HSE， PLL
　　3 * 并且选择PLL作为系统时钟。
　　4 * @param None
　　5 * @retval None
　　6 */
　　7 static void SYSCLKConfig_STOP（void）
　　8 {
　　9 /* After wake-up from STOP reconfigure the system clock */
　　10 /* 使能 HSE */
　　11 RCC_HSEConfig（RCC_HSE_ON）;
　　12
　　13 /* 等待 HSE 准备就绪 */
　　14 while （RCC_GetFlagStatus（RCC_FLAG_HSERDY） == RESET）;
　　15
　　16 /* 使能 PLL */
　　17 RCC_PLLCmd（ENABLE）;
　　18
　　19 /* 等待 PLL 准备就绪 */
　　20 while （RCC_GetFlagStatus（RCC_FLAG_PLLRDY） == RESET）;
　　21
　　22 /* 选择PLL作为系统时钟源 */
　　23 RCC_SYSCLKConfig（RCC_SYSCLKSource_PLLCLK）;
　　24
　　25 /* 等待PLL被选择为系统时钟源 */
　　26 while （RCC_GetSYSCLKSource（） ！= 0x08）;
　　27 }
　　这个函数主要是调用了各种RCC相关的库函数，开启了HSE时钟、使能PLL并且选择PLL作为时钟源，从而恢复停止前的时钟状态。
　　main函数
　　停止模式实验的main函数流程与睡眠模式的类似，主要是调用指令方式的不同及唤醒后增加了恢复时钟的操作，见代码清单 242。
　　代码清单 428 停止模式的main函数（main.c文件）
　　1
　　2 /**
　　3 * @brief 主函数
　　4 * @param 无
　　5 * @retval 无
　　6 */
　　7 int main（void）
　　8 {
　　9 LED_GPIO_Config（）;
　　10
　　11 /*初始化USART1*/
　　12 Debug_USART_Config（）;
　　13
　　14 /* 初始化按键为中断模式，按下中断后会进入中断服务函数 */
　　15 EXTI_Key_Config（）;
　　16
　　17 printf（“rn欢迎使用秉火 STM32 F429 开发板。rn”）;
　　18 printf（“rn秉火F429 停止模式例程rn”）;
　　19
　　20 printf（“rn实验说明：rn”）;
　　21
　　22 printf（“rn 1.本程序中，绿灯表示STM32正常运行，红灯表示停止状态，蓝灯表示刚从停止状态被唤醒rn”）;
　　23 printf（“rn 2.程序运行一段时间后自动进入停止状态，在停止状态下，可使用KEY1或KEY2唤醒rn”）;
　　24 printf（“rn 3.本实验执行这样一个循环：rn”）;
　　25printf（“rn --》亮绿灯（正常运行）-》亮红灯（停止模式）-》按KEY1或KEY2唤醒-》亮蓝灯（刚被唤醒）---》rn”）;
　　26 printf（“rn 4.在停止状态下，DAP下载器无法给STM32下载程序，rn”）;
　　27 printf（“rn可按KEY1、KEY2唤醒后下载，rn”）;
　　28 printf（“rn或按复位键使芯片处于复位状态，然后在电脑上点击下载按钮，再释放复位按键，即可下载rn”）;
　　29
　　30 while （1） {
　　31 /*********执行任务***************************/
　　32 printf（“rn STM32正常运行，亮绿灯rn”）;
　　33
　　34 LED_GREEN;
　　35 Delay（0x3FFFFFF）;
　　36
　　37 /*****任务执行完毕，进入停止降低功耗***********/
　　38
　　39 printf（“rn进入停止模式，按KEY1或KEY2按键可唤醒rn”）;
　　40
　　41 //使用红灯指示，进入停止状态
　　42 LED_RED;
　　43
　　44 /*设置停止模式时，FLASH进入掉电状态*/
　　45 PWR_FlashPowerDownCmd （ENABLE）;
　　46 /* 进入停止模式，设置电压调节器为低功耗模式，等待中断唤醒 */
　　47 PWR_EnterSTOPMode（PWR_Regulator_LowPower，PWR_STOPEntry_WFI）;
　　48
　　49 //等待中断唤醒 K1或K2按键中断
　　50 /*********************被唤醒***********************/
　　51 //获取刚被唤醒时的时钟状态
　　52 //时钟源
　　53 clock_source_wakeup = RCC_GetSYSCLKSource （）;
　　54 //时钟频率
　　55 RCC_GetClocksFreq（&clock_status_wakeup）;
　　56
　　57 //从停止模式下被唤醒后使用的是HSI时钟，此处重启HSE时钟，使用PLLCLK
　　58 SYSCLKConfig_STOP（）;
　　59
　　60 //获取重新配置后的时钟状态
　　61 //时钟源
　　62 clock_source_config = RCC_GetSYSCLKSource （）;
　　63 //时钟频率
　　64 RCC_GetClocksFreq（&clock_status_config）;
　　65
　　66 //因为刚唤醒的时候使用的是HSI时钟，会影响串口波特率，输出不对，所以在重新配置时钟源后才使用串口输出。
　　67 printf（“rn重新配置后的时钟状态：rn”）;
　　68 printf（“ SYSCLK频率：%d，rn HCLK频率：%d，rn PCLK1频率：%d，rn PCLK2频率：%d，rn时钟源：%d （0表示HSI，8表示PLLCLK）n”，
　　69 clock_status_config.SYSCLK_Frequency，
　　70 clock_status_config.HCLK_Frequency，
　　71 clock_status_config.PCLK1_Frequency，
　　72 clock_status_config.PCLK2_Frequency，
　　73 clock_source_config）;
　　74
　　75 printf（“rn刚唤醒的时钟状态：rn”）;
　　76 printf（“ SYSCLK频率：%d，rn HCLK频率：%d，rn PCLK1频率：%d，rn PCLK2频率：%d，rn时钟源：%d （0表示HSI，8表示PLLCLK）n”，
　　77 clock_status_wakeup.SYSCLK_Frequency，
　　78 clock_status_wakeup.HCLK_Frequency，
　　79 clock_status_wakeup.PCLK1_Frequency，
　　80 clock_status_wakeup.PCLK2_Frequency，
　　81 clock_source_wakeup）;
　　82
　　83 /*指示灯*/
　　84 LED_BLUE;
　　85 Delay（0x1FFFFFF）;
　　86
　　87 printf（“rn已退出停止模式rn”）;
　　88 //继续执行while循环
　　89 }
　　90 }
　　这个main函数的执行流程见图 425。
　　
　　图 426 停止模式实验流程图
　　（1） 程序中首先初始化了LED灯及串口以便用于指示芯片的运行状态，并且把实验板上的两个按键都初始化成了中断模式，以便当系统进入停止模式的时候可以通过按键来唤醒。这些硬件的初始化过程都跟前面章节中的一模一样。
　　（2） 初始化完成后使用LED及串口表示运行状态，在本实验中，LED彩灯为绿色时表示正常运行，红灯时表示停止状态，蓝灯时表示刚从停止状态中被唤醒。在停止模式下，I/O口会保持停止前的状态，所以LED彩灯在停止模式时也会保持亮红灯。
　　（3） 程序执行一段时间后，我们先用库函数PWR_FlashPowerDownCmd设置FLASH的在停止状态时使用掉电模式，接着调用库函数PWR_EnterSTOPMode把调压器设置在低功耗模式，并使用WFI指令进入停止状态。由于WFI停止模式可以使用任意EXTI的中断唤醒，所以我们可以使用按键中断唤醒。
　　（4） 当系统进入睡眠状态后，我们按下实验板上的KEY1或KEY2按键，即可唤醒系统，当执行完中断服务函数后，会继续执行WFI指令（即PWR_EnterSTOPMode函数）后的代码。
　　（5） 为了更清晰地展示停止模式的影响，在刚唤醒后，我们调用了库函数RCC_GetSYSCLKSource以及RCC_GetClocksFreq获取刚唤醒后的系统的时钟源以及时钟频率，在使用SYSCLKConfig_STOP恢复时钟后，我们再次获取这些时状态，最后再通过串口打印出来。
　　（6） 通过串口调试信息我们会知道刚唤醒时系统时钟使用的是HIS时钟，频率为16MHz，恢复后的系统时钟采用HSE倍频后的PLL时钟，时钟频率为180MHz。
　　42.4.3 下载验证
　　下载这个实验测试时，可连接上串口，在电脑端的串口调试助手获知调试信息。当系统进入停止状态的时候，可以按KEY1或KEY2按键唤醒系统。
　　注意：
　　当系统处于停止模式低功耗状态时（包括睡眠模式及待机模式），使用DAP下载器是无法给芯片下载程序的，所以下载程序时要先把系统唤醒。或者使用如下方法：按着板子的复位按键，使系统处于复位状态，然后点击电脑端的下载按钮下载程序，这时再释放复位按键，就能正常给板子下载程序了。
　　42.5 PWR—待机模式实验
　　最后我们来学习最低功耗的待机模式。
　　42.5.1 硬件设计
　　本实验中的硬件与睡眠模式、停止模式中的一致，主要使用到了按键、LED彩灯以及使用串口输出调试信息。要强调的是，由于WKUP引脚（PA0）必须使用上升沿才能唤醒待机状态的系统，所以我们硬件设计的PA0引脚连接到按键KEY1，且按下按键的时候会在PA0引脚产生上升沿，从而可实现唤醒的功能，按键的具体电路请查看配套的原理图。
　　42.5.2 软件设计
　　本小节讲解的是“PWR—待机模式”实验，请打开配套的代码工程阅读理解。
　　1. 程序设计要点
　　（1） 清除WUF标志位；
　　（2） 使能WKUP唤醒功能；
　　（3） 进入待机状态。
　　2. 代码分析
　　main函数
　　待机模式实验的执行流程比较简单，见代码清单 242。
　　代码清单 429 停止模式的main函数（main.c文件）
　　1
　　2 /**
　　3 * @brief 主函数
　　4 * @param 无
　　5 * @retval 无
　　6 */
　　7 int main（void）
　　8 {
　　9 LED_GPIO_Config（）;
　　10
　　11 /*初始化USART1*/
　　12 Debug_USART_Config（）;
　　13
　　14 /*初始化按键，不需要中断，仅初始化KEY2即可，只用于唤醒的PA0引脚不需要这样初始化*/
　　15 Key_GPIO_Config（）;
　　16
　　17 printf（“rn欢迎使用秉火 STM32 F429 开发板。rn”）;
　　18 printf（“rn秉火F429 待机模式例程rn”）;
　　19
　　20 printf（“rn实验说明：rn”）;
　　21
　　22 printf（“1.绿灯表示本次复位是上电或引脚复位，红灯表示即将进入待机状态，蓝灯表示本次是待机唤醒的复位rn”）;
　　23 printf（“rn 2.长按KEY2按键后，会进入待机模式rn”）;
　　24 printf（“rn 3.在待机模式下，按KEY1按键可唤醒，唤醒后系统会进行复位，程序从头开始执行rn”）;
　　25 printf（“rn 4.可通过检测WU标志位确定复位来源rn”）;
　　26
　　27 printf（“rn 5.在待机状态下，DAP下载器无法给STM32下载程序，需要唤醒后才能下载”）;
　　28
　　29 //检测复位来源
　　30 if （PWR_GetFlagStatus（PWR_FLAG_WU） == SET） {
　　31 LED_BLUE;
　　32 printf（“rn待机唤醒复位 rn”）;
　　33 } else {
　　34 LED_GREEN;
　　35 printf（“rn非待机唤醒复位 rn”）;
　　36 }
　　37 while （1） {
　　38 // K2 按键长按进入待机模式
　　39 if （KEY2_LongPress（）） {
　　40
　　41 printf（“rn即将进入待机模式，进入待机模式后可按KEY1唤醒，唤醒后会进行复位，程序从头开始执行rn”）;
　　42 LED_RED;
　　43 Delay（0xFFFFFF）;
　　44 /*清除WU状态位*/
　　45 PWR_ClearFlag （PWR_FLAG_WU）;
　　46
　　47 /* 使能WKUP引脚的唤醒功能，使能PA0*/
　　48 PWR_WakeUpPinCmd （ENABLE）;
　　49
　　50 /* 进入待机模式 */
　　51 PWR_EnterSTANDBYMode（）;
　　52 }
　　53 }
　　54 }
　　这个main函数的执行流程见图 425。
　　
　　图 427 待机模式实验流程图
　　（1） 程序中首先初始化了LED灯及串口以便用于指示芯片的运行状态，由于待机模式唤醒使用WKUP引脚并不需要特别的引脚初始化，所以我们调用的按键初始化函数Key_GPIO_Config它的内部只初始化了KEY2按键，而且是普通的输入模式，对唤醒用的PA0引脚可以不初始化。当然，如果不初始化PA0的话，在正常运行模式中KEY1按键是不能正常运行的，我们这里只是强调待机模式的WKUP唤醒不需要中断，也不需要像按键那样初始化。本工程中使用的Key_GPIO_Config函数定义如代码清单 4210所示。
　　代码清单 4210 Key_GPIO_Config函数（bsp_key.c文件）
　　1
　　2 /**
　　3 * @brief 配置按键用到的I/O口
　　4 * @param 无
　　5 * @retval 无
　　6 */
　　7 void Key_GPIO_Config（void）
　　8 {
　　9 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
　　10
　　11 /*开启按键GPIO口的时钟*/
　　12 RCC_AHB1PeriphClockCmd（KEY2_GPIO_CLK，ENABLE）;
　　13
　　14 /*设置引脚为输入模式*/
　　15 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
　　16
　　17 /*设置引脚不上拉也不下拉*/
　　18 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
　　19
　　20 /*选择按键的引脚*/
　　21 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY2_PIN;
　　22
　　23 /*使用上面的结构体初始化按键*/
　　24 GPIO_Init（KEY2_GPIO_PORT， &GPIO_InitStructure）;
　　25 }
　　（2） 使用库函数PWR_GetFlagStatus检测PWR_FLAG_WU标志位，当这个标志位为SET状态的时候，表示本次系统是从待机模式唤醒的复位，否则可能是上电复位。我们利用这个区分两种复位形式，分别使用蓝色LED灯或绿色LED灯来指示。
　　（3） 在while循环中，使用自定义的函数KEY2_LongPress来检测KEY2按键是否被长时间按下，若长时间按下则进入待机模式，否则继续while循环。KEY2_LongPress函数不是本章分析的重点，感兴趣的读者请自行查阅工程中的代码。
　　（4） 检测到KEY2按键被长时间按下，要进入待机模式。在使用库函数PWR_EnterSTANDBYMode发送待机命令前，要先使用库函数PWR_ClearFlag清除PWR_FLAG_WU标志位，并且使用库函数PWR_WakeUpPinCmd使能WKUP唤醒功能，这样进入待机模式后才能使用WKUP唤醒。
　　（5） 在进入待机模式前我们控制了LED彩灯为红色，但在待机状态时，由于I/O口会处于高阻态，所以LED灯会熄灭。
　　（6） 按下KEY1按键，会使PA0引脚产生一个上升沿，从而唤醒系统。
　　（7） 系统唤醒后会进行复位，从头开始执行上述过程，与第一次上电时不同的是，这样的复位会使PWR_FLAG_WU标志位改为SET状态，所以这个时候LED彩灯会亮蓝色。
　　42.5.3 下载验证
　　下载这个实验测试时，可连接上串口，在电脑端的串口调试助手获知调试信息。长按实验板上的KEY2按键，系统会进入待机模式，按KEY1按键可唤醒系统。
　　注意：
　　当系统处于待机模式低功耗状态时（包括睡眠模式及停止模式），使用DAP下载器是无法给芯片下载程序的，所以下载程序时要先把系统唤醒。或者使用如下方法：按着板子的复位按键，使系统处于复位状态，然后点击电脑端的下载按钮下载程序，这时再释放复位按键，就能正常给板子下载程序了。
　　42.6 PWR—PVD电源监控实验
　　这一小节我们学习如何使用PVD监控供电电源，增强系统的鲁棒性。
　　42.6.1 硬件设计
　　本实验中使用PVD监控STM32芯片的VDD引脚，当监测到供电电压低于阈值时会产生PVD中断，系统进入中断服务函数进入紧急处理过程。所以进行这个实验时需要使用一个可调的电压源给实验板供电，改变给STM32芯片的供电电压，为此我们需要先了解实验板的电源供电系统，见图 428。
　　
　　图 428 实验板的电源供电系统
　　整个电源供电系统主要分为以下五部分：
　　（1） 6-12V的DC电源供电系统，这部分使用DC电源接口引入6-12V的电源，经过RT7272进行电压转换成5V电源，再与第二部分的“5V_USB”电源线连接在一起。
　　（2） 第二部分使用USB接口，使用USB线从外部引入5V电源，引入的电源经过电源开关及保险丝连接到“5V”电源线。
　　（3） 第三部分的是电源开关及保险丝，即当我们的实验板使用DC电源或“5V_USB”线供电时，可用电源开关控制通断，保险丝也会起保护作用。
　　（4） “5V”电源线遍布整个板子，板子上各个位置引出的标有“5V”丝印的排针都与这个电源线直接相连。5V电源线给板子上的某些工作电压为5V的芯片供电。5V电源还经过LDO稳压芯片，输出3.3V电源连接到“3.3V”电源线。
　　（5） 同样地，“3.3V”电源线也遍布整个板子，各个引出的标有“3.3V”丝印的排针都与它直接相连，3.3V电源给工作电压为3.3V的各种芯片供电。STM32芯片的VDD引脚就是直接与这个3.3V电源相连的，所以通过STM32的PVD监控的就是这个“3.3V”电源线的电压。
　　当我们进行这个PVD实验时，为方便改变“3.3V”电源线的电压，我们可以把可调电源通过实验板上引出的“5V”及“GND”排针给实验板供电，当可调电源电压降低时，LDO在“3.3V”电源线的供电电压会随之降低，即STM32的PVD监控的VDD引脚电压会降低，这样我们就可以模拟VDD电压下降的实验条件，对PVD进行测试了。不过，由于这样供电不经过保险丝，所以在调节电压的时候要小心，不要给它供电远高于5V，否则可能会烧坏实验板上的芯片。
　　42.6.2 软件设计
　　本小节讲解的是“PWR—睡眠模式”实验，请打开配套的代码工程阅读理解。为了方便把这个工程的PVD监控功能移植到其它应用，我们把PVD电压监控相关的主要代码编都写到“bsp_pvd.c”及“bsp_pvd.h”文件中，这些文件是我们自己编写的，不属于标准库的内容，可根据您的喜好命名文件。
　　1. 程序设计要点
　　（1） 初始化PVD中断；
　　（2） 设置PVD电压监控等级并使能PVD；
　　（3） 编写PVD中断服务函数，处理紧急任务。
　　2. 代码分析
　　初始化PVD
　　使用PVD功能前需要先初始化，我们把这部分代码封装到PVD_Config函数中，见代码清单 4211。
　　代码清单 4211 初始化PVD（bsp_pvd.c文件）
　　1
　　2 /**
　　3 * @brief 配置PVD.
　　4 * @param None
　　5 * @retval None
　　6 */
　　7 void PVD_Config（void）
　　8 {
　　9 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
　　10 EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
　　11
　　12 /*使能 PWR 时钟 */
　　13 RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_PWR， ENABLE）;
　　14
　　15 NVIC_PriorityGroupConfig（NVIC_PriorityGroup_1）;
　　16
　　17 /* 使能 PVD 中断 */
　　18 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = PVD_IRQn;
　　19 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
　　20 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
　　21 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
　　22 NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;
　　23
　　24 /* 配置 EXTI16线（PVD 输出） 来产生上升下降沿中断*/
　　25 EXTI_ClearITPendingBit（EXTI_Line16）;
　　26 EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line16;
　　27 EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
　　28 EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;
　　29 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
　　30 EXTI_Init（&EXTI_InitStructure）;
　　31
　　32 //配置PVD级别5
　　33 // （PVD检测电压的阈值为2.8V，VDD电压低于2.8V时产生PVD中断，
　　34 //具体数据可查询数据手册获知）
　　35 /*具体级别根据自己的实际应用要求配置*/
　　36 PWR_PVDLevelConfig（PWR_PVDLevel_5）;
　　37
　　38 /* 使能PVD输出 */
　　39 PWR_PVDCmd（ENABLE）;
　　40 }
　　在这段代码中，执行的流程如下：
　　（1） 配置PVD的中断优先级。由于电压下降是非常危急的状态，所以请尽量把它配置成最高优先级。
　　（2） 配置了EXTI16线的中断源，设置EXTI16是因为PVD中断是通过EXTI16产生中断的（GPIO的中断是EXTI0-EXTI15）。
　　（3） 使用库函数PWR_PVDLevelConfig设置PVD监控的电压阈值等级，各个阈值等级表示的电压值请查阅表 422或STM32的数据手册。
　　（4） 最后使用库函数PWR_PVDCmd使能PVD功能。
　　PVD中断服务函数
　　配置完成PVD后，还需要编写中断服务函数，在其中处理紧急任务，本工程的PVD中断服务函数见代码清单 4212。
　　代码清单 4212 PVD中断服务函数（stm32f4xx_it.c文件）
　　1
　　2 /**
　　3 * @brief PVD中断请求
　　4 * @param None
　　5 * @retval None
　　6 */
　　7 void PVD_IRQHandler（void）
　　8 {
　　9 /*检测是否产生了PVD警告信号*/
　　10 if （PWR_GetFlagStatus （PWR_FLAG_PVDO）==SET） {
　　11 /* 亮红灯，实际应用中应进入紧急状态处理 */
　　12 LED_RED;
　　13
　　14 }
　　15 /* 清除中断信号*/
　　16 EXTI_ClearITPendingBit（EXTI_Line16）;
　　17
　　18 }
　　19
　　注意这个中断服务函数的名是PVD_IRQHandler而不是EXTI16_IRQHandler（STM32没有这样的中断函数名），示例中我们仅点亮了LED红灯，不同的应用中要根据需求进行相应的紧急处理。
　　main函数
　　本电源监控实验的main函数执行流程比较简单，仅调用了PVD_Config配置监控功能，当VDD供电电压正常时，板子亮绿灯，当电压低于阈值时，会跳转到中断服务函数中，板子亮红灯，见代码清单 242。
　　代码清单 4213 停止模式的main函数（main.c文件）
　　1 /**
　　2 * @brief 主函数
　　3 * @param 无
　　4 * @retval 无
　　5 */
　　6 int main（void）
　　7 {
　　8 LED_GPIO_Config（）;
　　9
　　10 //亮绿灯，表示正常运行
　　11 LED_GREEN;
　　12
　　13 //配置PVD，当电压过低时，会进入中断服务函数，亮红灯
　　14 PVD_Config（）;
　　15
　　16 while （1） {
　　17
　　18 /*正常运行的程序*/
　　19
　　20 }
　　21
　　22 }
　　23
　　24
　　42.6.3 下载验证
　　本工程的验证步骤如下：
　　（1） 通过电脑把本工程编译并下载到实验板；
　　（2） 把下载器、USB及DC电源等外部供电设备都拔掉；
　　（3） 按“硬件设计”小节中的说明，使用可调电源通过“5V”及“GND”排针给实验板供5V电源；（注意要先调好可调电源的电压再连接，防止烧坏实验板）
　　（4） 复位实验板，确认板子亮绿灯，表示正常状态；
　　（5） 持续降低可调电源的输出电压，直到实验板亮红灯，这时表示PVD检测到电压低于阈值。
　　本工程中，我们实测PVD阈值等级为“PWR_PVDLevel_5”时，当可调电源电压降至4.4V时，板子亮红灯，此时的“3.3V”电源引脚的实测电压为2.75V;而PVD阈值等级为“PWR_PVDLevel_3”时，当可调电源电压降至4.2V时，板子亮红灯，此时的“3.3V”电源引脚的实测电压为2.55V;
　　注意：
　　由于这样使用可调电源供电不经过保险丝，所以在调节电压的时候要小心，不要给它供电远高于5V，否则可能会烧坏实验板上的芯片。
　　42.7 每课一问
　　10. 在睡眠模式实验的基础上编写程序，添加SYSTICK定时器，使用它控制LED灯1秒翻转状态1次，控制完毕后立即重新进入睡眠状态。
　　11. 在停止模式实验的基础上改写程序，尝试在系统唤醒后（紧接着PWR_EnterSTOPMode函数之后）立即使用串口打印调试信息到电脑端，观察实验现象并解释。
　　答：由于系统时钟没有恢复，导致串口波特率与原配置不符，导致通讯错误。
　　12. 在PVD电源监控实验的基础上，修改PVD监控的电压阈值等级，进入PVD中断时“3.3V”电源线的临界电压。