CKS32F4xx系列低功耗模式之STANDBY模式
cks32f4xx系列低功耗模式
standby模式
第十七期 2023.7.6
本章中，我们主要对cks32f4xx系列的待机模式（standby）做详细介绍。在该模式下，芯片功耗最低，1.2v供电区域、pll、hsi和hse振荡器也完全被关闭。除备份域（rtc寄存器、rtc备份寄存器和备份sram）和待机电路中的寄存器外，sram和寄存器内容丢失。因此，从待机模式唤醒后，只能从头开始执行程序，那我们如何进入standby模式及唤醒方式，可以按照下述表格中的步骤执行即可：
cks32f4xx系列标准库把进入standby模式这部分的操作封装到pwr_enterstandbymode函数中了，需要先通过pwr_cr设置pdds位以及sleepdeep位，使得芯片进入深度睡眠时进入待机模式，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。需要注意的是，调用本函数前，还需要清空wuf 寄存器位才能进入待机模式。
rtc时钟简介
cks32f4xx系列的rtc，是一个独立的bcd定时器/计数器，rtc提供一个日历时钟（包含年月日时分秒信息）、两个可编程闹钟（alarm a和alarm b）中断，以及一个具有中断功能的周期性可编程唤醒标志。rtc还包含用于管理低功耗模式的自动唤醒单元。两个32位寄存器包含二进码十进数格式(bcd)的秒、分钟、小时（12或24小时制）、星期几、日期、月份和年份。此外，还可提供二进制格式的亚秒值。系统可以自动将月份的天数补偿为28、29（闰年）、30和31天。并且还可以进行夏令时补偿。其它32位寄存器还包含可编程的闹钟亚秒、秒、分钟、小时、星期几和日期。此外，还可以使用数字校准功能对晶振精度的偏差进行补偿。rtc模块和时钟配置是在后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后rtc的设置和时间维持不变，只要后备区域供电正常，那么rtc将可以一直运行。但是在系统复位后，会自动禁止访问后备寄存器和rtc，以防止对后备区域(bkp)的意外写操作。所以在要设置时间之前，先要取消备份区域（bkp）写保护。rtc的框图，如下图所示：
采用rtc周期性唤醒standby模式实验
程序设计主要要点如下：
① rtc初始化；
② rtc周期性自动唤醒；
③ 清除wuf标志位，进入待机状态。
1）初始化rtc配置函数
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函数中，用来初始化rtc配置以及日期和时钟，但只在首次设置时间，随后重新上电/复位都不再进行时间设置（前提是备份电池有电）。为了时间更为精准，这里选用了lse，即外部32.768khz晶振作为rtc_clk的时钟源，而rtc时钟核心，要求提供1hz的时钟，所以接着是设置rtc_clk的预分频系数，包括异步和同步两个，这里设置异步分频因子为asynchprediv为（127），同步分频因子为asynchprediv（255），则产生的时钟ck_spre=32.768/(127+1)*(255+1)=1hz，即每秒更新一次。
2）rtc周期性唤醒配置函数
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函数中，首先通过rtc_wakeupcmd函数，关闭wakeup，接着调用rtc_wakeupclockconfig函数，配置wakeup时钟分频系数及来源，然后通过调用rtc_setwakeupcounter，设置wakeup自动装载寄存器，随后使能wakeup，最后开启配置闹钟中断以及nvic中断优先级。鉴于此处为rtc唤醒待机实验，仅做demo例程使用，因而不用编写中断服务函数。
3）芯片进入standby模式
查阅cks32f4xx系列标准库及相关手册，我们了解到使能rtc周期性唤醒，在进入standby模式前，需要进行以下操作，代码如下：
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函数中，先禁止rtc中断（alraie、alrbie、tsie、wutie和tampie等），接着清零对应中断标志位，以及清除pwr唤醒（wuf）标志，然后调用rtc_set_wakeup函数，设置每3s后唤醒standby模式，同时该函数中也重新使能rtc对应中断，最后调用pwr_enterstandbymode进入standby模式。
4）主函数配置
本例程中主函数主要对上文所述函数调用，程序编译下载至开发板，先进行相关外设初始化后，直接进入standby模式，每隔3s由rtc唤醒，随即又进入standby模式，循环往复，主函数代码如下：
int main(void){ cks_rtc_init(); while (1) { cks_set_standby_mode(); }}
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cks32f4xx系列标准库把进入standby模式这部分的操作封装到pwr_enterstandbymode函数中了，需要先通过pwr_cr设置pdds位以及sleepdeep位，使得芯片进入深度睡眠时进入待机模式，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。需要注意的是，调用本函数前，还需要清空wuf 寄存器位才能进入待机模式。
rtc时钟简介
cks32f4xx系列的rtc，是一个独立的bcd定时器/计数器，rtc提供一个日历时钟（包含年月日时分秒信息）、两个可编程闹钟（alarm a和alarm b）中断，以及一个具有中断功能的周期性可编程唤醒标志。rtc还包含用于管理低功耗模式的自动唤醒单元。两个32位寄存器包含二进码十进数格式(bcd)的秒、分钟、小时（12或24小时制）、星期几、日期、月份和年份。此外，还可提供二进制格式的亚秒值。系统可以自动将月份的天数补偿为28、29（闰年）、30和31天。并且还可以进行夏令时补偿。其它32位寄存器还包含可编程的闹钟亚秒、秒、分钟、小时、星期几和日期。此外，还可以使用数字校准功能对晶振精度的偏差进行补偿。rtc模块和时钟配置是在后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后rtc的设置和时间维持不变，只要后备区域供电正常，那么rtc将可以一直运行。但是在系统复位后，会自动禁止访问后备寄存器和rtc，以防止对后备区域(bkp)的意外写操作。所以在要设置时间之前，先要取消备份区域（bkp）写保护。rtc的框图，如下图所示：
采用rtc周期性唤醒standby模式实验
程序设计主要要点如下：
① rtc初始化；
② rtc周期性自动唤醒；
③ 清除wuf标志位，进入待机状态。
1）初始化rtc配置函数
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函数中，用来初始化rtc配置以及日期和时钟，但只在首次设置时间，随后重新上电/复位都不再进行时间设置（前提是备份电池有电）。为了时间更为精准，这里选用了lse，即外部32.768khz晶振作为rtc_clk的时钟源，而rtc时钟核心，要求提供1hz的时钟，所以接着是设置rtc_clk的预分频系数，包括异步和同步两个，这里设置异步分频因子为asynchprediv为（127），同步分频因子为asynchprediv（255），则产生的时钟ck_spre=32.768/(127+1)*(255+1)=1hz，即每秒更新一次。
2）rtc周期性唤醒配置函数
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函数中，首先通过rtc_wakeupcmd函数，关闭wakeup，接着调用rtc_wakeupclockconfig函数，配置wakeup时钟分频系数及来源，然后通过调用rtc_setwakeupcounter，设置wakeup自动装载寄存器，随后使能wakeup，最后开启配置闹钟中断以及nvic中断优先级。鉴于此处为rtc唤醒待机实验，仅做demo例程使用，因而不用编写中断服务函数。
3）芯片进入standby模式
查阅cks32f4xx系列标准库及相关手册，我们了解到使能rtc周期性唤醒，在进入standby模式前，需要进行以下操作，代码如下：
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函数中，先禁止rtc中断（alraie、alrbie、tsie、wutie和tampie等），接着清零对应中断标志位，以及清除pwr唤醒（wuf）标志，然后调用rtc_set_wakeup函数，设置每3s后唤醒standby模式，同时该函数中也重新使能rtc对应中断，最后调用pwr_enterstandbymode进入standby模式。
4）主函数配置
本例程中主函数主要对上文所述函数调用，程序编译下载至开发板，先进行相关外设初始化后，直接进入standby模式，每隔3s由rtc唤醒，随即又进入standby模式，循环往复，主函数代码如下：
int main(void){ cks_rtc_init(); while (1) { cks_set_standby_mode(); }}
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