第二十四章 低功耗实验
本章，我们将介绍STM32G474的电源控制（PWR），并实现低功耗模式相关功能。我们将通过四个实验来学习并实现低功耗相关功能，分别是PVD电压监控实验、睡眠模式实验、停止模式实验和待机模式实验。
本章分为如下几个小节：
24.1 电源控制（PWR）简介
24.2 PVD电压监控实验
24.3 睡眠模式实验
24.4 停止模式实验
24.5 待机模式实验
24.1 电源控制（PWR）简介
电源控制部分（PWR）概述了不同电源域的电源架构以及电源配置控制器。PWR的内容比较多，我们把它们的主要特性概括为以下3点：
电源系统：内核域(VCORE)、VDD域、备份域、模拟域（VDDA）。
电源监控：POR/PDR监控器、BOR监控器、PVD监控器、AVD监控器、VBAT阈值、温度阈值。
电源管理：VBAT电池充电、工作模式、电压调节控制、低功耗模式。
下面将分别对这3个特性进行简单介绍。
24.1.1 电源系统
为了方便对电源系统进行管理，设计者把STM32的内核和外设等器件根据功能划分了不同的电源区域，具体如图24.1.1.1所示：
图24.1.1.1 电源概述框图
在电源概述框图中我们划分了4个区域，分别是：①模拟域；②VDD域；③内核域；④备份域。下面分别进行简单介绍：
① 模拟域
V DDA为ADC、DAC、OPAMP、比较器和电压参考缓冲器供电的外部模拟电源。该电源独立于所有其它电源。
V SSA是独立的模拟和参考电压地。
V REF+ 是ADC和DAC的外部参考电压。
② VDD域
V DD为I/O和系统模拟模块（如复位、电源管理和时钟）供电的外部电源。
③ 内核域
内核域的Vcore受电压调节器的控制，其为内核域（核心、内存和数字外设）提供全部电源。
④ 备份域
内备份域的电源自来VDD域的V DD或者V BAT。在备份域中，包含LSE、RTC、备份寄存器、RTC域控制寄存器等。
24.1.2 电源监控
电源监控的部分我们主要关注PVD监控器，此外还需要知道上电复位(POR)/掉电复位(PDR)。其他部分的内容请大家查看《STM32G4xx参考手册_V7（英文版）.pdf》（第6.2节236页）。
l 上电复位(POR)/掉电复位(PDR)/欠压复位(BOR)
上电期间，B OR保持设备复位，直到电源电压V DD达到规定的V BORx阈值，复位解除。当VDD低于选定的阈值时，将产生复位。当V DD超过V BORx上限时，设备复位被解除，系统可以启动，具体波形如图24.1.2.1所示：
图24.1.2.1 上电复位/掉电复位/欠压复位波形
l 可编程电压检测器(PVD)
上面介绍的POR、PDR以及BOR功能都是设置电压阈值与外部供电电压V DD比较，当V DD低于设置的电压阈值时，就会直接进入复位状态，防止电压不足导致的误操作。
下面介绍可编程电压检测器（PVD），它可以实时监视VDD的电压，方法是将V DD与PWR控制寄存器1（PWR_CR1）中的PLS[2:0]位所选的V PVD阈值进行比较。当检测到电压低于V PVD阈值时，如果使能EXTI16线中断(即使能PVD& AVD中断)，可以产生PVD中断，具体取决于EXTI16线配置为检测上升还是下降沿，然后在复位前，在中断服务程序中执行紧急关闭系统等任务。PVD阀值检测波形，如图24.1.2.2所示：
图24.1.2.2 PVD检测波形
24.1.3 电源管理
电源管理的部分我们要关注低功耗模式，在STM32的正常工作中，具有几种工作模式：运行、睡眠、低功率运行、低功率睡眠、停止以及待机。在上电复位后，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几种模式降低功耗。这几种低功耗模式电源消耗不同、唤醒时间不同和唤醒源不同，我们要根据自身的需要选择合适的低功耗模式。
STM32G474的低功耗模式非常多，下面是低功耗模式汇总介绍，如下表所示：
表24.1.3.1 低功耗模式汇总
由上表可知，STM32G474支持的低功耗模式很多，但我们常用到的只有一部分，下面仅对睡眠模式、停止模式和待机模式进行介绍。
1、睡眠模式(Sleep)
进入睡眠模式，CPU时钟关闭，但是其他所有的外设仍可以运行，所以任何中断或事件都可以唤醒睡眠模式。有两种方式进入睡眠模式，这两种方式进入的睡眠模式唤醒的方法不同，分别是 WFI(wait for interrupt)和 WFE(wait for event)，即由等待“中断”唤醒和“事件”唤醒。下面我们看看睡眠模式进入及退出方法：
表24.1.3.2 睡眠模式进入及退出方法
2、停止模式(Stop)
进入停止模式，所有的时钟都关闭，所有的外设也就停止了工作。但是VDD电源是没有关闭的，所以内核的寄存器和内存信息都保留下来，等待重新开启时钟就可以从上次停止的地方继续执行程序。
值得注意的是：当电压调节器处于低功耗模式下，当系统从停止模式退出时，将会有一段额外的启动延时。如果在停止模式期间保持内部调节器开启，则退出启动时间会缩短，但相应的功耗会增加。
3、待机模式(Standby)
待机模式是在CM4深睡眠模式时关闭电压调节器，整个1.8V供电区域被断电。PLL、HSI和HSE振荡器也被断电。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和其他寄存器内容都将丢失。
24.2 PVD电压监控实验
本小节我们来学习PVD电压监控实验，该部分的知识点内容请回顾24.1.2电源监控。我们直接从寄存器介绍开始。
24.2.1 PWR寄存器
本实验用到PWR的部分寄存器，在《STM32G4xx参考手册_V7（英文版）.pdf》手册的第6.4小节（256页）可以找到PWR的寄存器描述。这里我们只介绍PVD电压监控实验我们用到的PWR的控制寄存器（PWR_CR），还有就是我们要用到EXTI16线中断，所以还要配置EXTI相关的寄存器，具体如下：
l PWR控制寄存器（PWR_CR2）
PWR控制寄存器2描述如图24.2.1.1所示：
图24.2.1.1 PWR_CR2寄存器（部分）
位[3:1]PLS用于设置PVD检测的电压阀值，有8个等级阀值可以选择。注意：当位[3:1]为111时，将和外部输入的模拟电压进行比较。
PVDE位，用于使能或者禁止PVD检测，显然我们要使能PVD检测，该位置1。
l EXTI中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR1）
EXTI中断屏蔽寄存器描述如图24.2.1.2所示：
图24.2.1.2 EXTI_IMR1寄存器
我们要使用到EXTI16线中断，所以IM16位要置1，即开放来自EXTI16线的中断请求。
l EXTI上升沿触发选择寄存器（EXTI_RTSR1）
EXTI上升沿触发选择寄存器描述如图24.2.1.3所示：
图24.2.1.3 EXTI_RTSR1寄存器
我们要使用到EXTI16线中断，所以RT16位要置1，即允许EXTI16线上的下降沿触发。
l EXTI下降沿触发选择寄存器（EXTI_FTSR1）
EXTI下降沿触发选择寄存器描述如图24.1.4所示：
图24.2.1.4 EXTI_FTSR1寄存器
我们要使用到EXTI16线中断，所以FT16位要置1，即允许EXTI16线上的下降沿触发。
l EXTI挂起寄存器（EXTI_PR1）
EXTI挂起寄存器描述如图24.2.1.5所示：
图24.2.1.5 EXTI_PR1寄存器
EXTI挂起寄存器EXTI_PR1管理的是EXTI0~EXTI17、EXTI19~EXTI22和EXTI29~EXTI31线的中断标志位。在PVD中断服务函数里面，我们记得要对PIF16位写1，来清除EXTI16线的中断标志。
24.2.2 硬件设计
1. 例程功能
开发板供电正常的话，LCD屏会显示"PVD Voltage OK!"。当供电电压过低，则会通过PVD中断服务函数将LED1点亮；当供电电压正常，会在PVD中断服务函数将LED1熄灭。LED0闪烁，提示程序运行。
2. 硬件资源
1）LED灯
LED0 – PE0
LED1 – PE1
2）PVD(可编程电压监测器)
3）正点原子1.3寸TFTLCD模块(SPI接口)
3. 原理图
PVD属于STM32G474的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。我们通过LED0和LCD来指示进入PVD中断的情况。
24.2.3 程序设计
24.2.3.1 PWR的HAL库驱动
PWR在HAL库中的驱动代码在stm32g4xx_hal_pwr.c文件（及其头文件）中。
1. HAL_PWR_ConfigPVD函数
PVD的初始化函数，其声明如下：
void HAL_PWR_ConfigPVD(PWR_PVDTypeDef *sConfigPVD);
l 函数描述：
用于初始化PWR。
l 函数形参：
形参1是PWR_PVDTypeDef结构体类型变量，其定义如下：
typedef struct
{
uint32_t PVDLevel; /* 指定PVD检测级别 */
uint32_t Mode; /* 指定PVD的EXTI检测模式 */
}PWR_PVDTypeDef;
1）PVDLevel：指向PVD检测级别，对应PWR_CR寄存器的PLS位的设置，取值范围PWR_PVDLEVEL_0到PWR_PVDLEVEL_7，共八个级别。
2）Mode：指定PVD的EXTI边沿触发模式。
l 函数返回值：
无
PVD电压监控配置步骤
1）配置PVD，使能PVD时钟。
调用HAL_PWR_ConfigPVD函数配置PVD，包括检测电压级别、使用中断线触发方式等。
2）使能PVD检测，配置PVD/AVD中断优先级，开启PVD中断。
通过HAL_PWR_EnablePVD函数使能PVD检测。
通过HAL_NVIC_EnableIRQ函数使能PVD中断。
通过HAL_NVIC_SetPriority函数设置中断优先级。
3）编写中断服务函数。
PVD中断服务函数为PVD_IRQHandler，当发生中断的时候，程序就会执行中断服务函数。HAL库有专门的PVD中断处理函数，我们只需要在PVD中断服务函数里面调用HAL_PWR_PVD_IRQHandler()函数，然后逻辑代码在PVD中断服务回调函数HAL_PWR_PVDCallback中编写，详见本例程源码。
24.2.3.2 程序流程图
下面看看本实验的程序流程图：
图24.2.3.2.1 PVD电压监控实验程序流程图
24.2.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。PWR源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。本章节有四个实验，每一个实验的代码都是在上一个实验后面追加。
pwr.h头文件只有函数声明，下面直接开始介绍pwr.c的程序，首先是PVD初始化函数。
/**
* @brief 初始化PVD电压监视器
* @param pls: 电压等级(PWR_PVD_detection_level)
* @arg PWR_PVDLEVEL_0,2.0V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_1,2.2V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_2,2.4V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_3,2.5V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_4,2.6V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_5,2.8V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_6,2.9V;
* @arg PWR_PVDLEVEL_7,外部模拟电压输入;
* @retval 无
*/
void pwr_pvd_init(uint32_t pls)
{
PWR_PVDTypeDef pvd_handle = {0};
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); /*使能PWR时钟*/
pvd_handle.PVDLevel = pls;
/* 使用中断线的上升沿和下降沿双边缘触发 */
pvd_handle.Mode = PWR_PVD_MODE_IT_RISING_FALLING;
HAL_PWR_ConfigPVD(&pvd_handle); /* 开启PWR对应的lin16上的中断 */
HAL_NVIC_SetPriority(PVD_IRQn, 3 ,3); /* 抢占优先级3，子优先级3 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(PVD_IRQn);
HAL_PWR_EnablePVD();
}
这里需要注意的就是PVD中断线选择的是上升沿和下降沿双边缘触发，其他的内容前面已经讲过。
下面介绍的是PVD中断服务函数及其回调函数，函数定义如下：
/**
* @brief PVD中断服务函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void PVD_PVM_IRQHandler(void)
{
HAL_PWREx_PVD_PVM_IRQHandler();
}
/**
* @brief PVD中断服务回调函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void HAL_PWR_PVDCallback(void)
{
if (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_PVDO)) /* 电压比PLS所选电压还低 */
{
/* LCD显示电压低 */
lcd_show_string(10, 110, 200, 16, 16, "PVD Low Voltage!", RED);
LED1(0); /* 点亮LED1, 表明电压低了 */
}
else
{
/* LCD显示电压正常 */
lcd_show_string(10, 110, 200, 16, 16, "PVD Voltage OK! ", BLUE);
LED1(1); /* 灭掉绿灯 */
}
}
HAL_PWR_PVDCallback回调函数中首先是判断VDD电压是否比PLS所选电压还低，是的话，就在LCD显示PVD Low Voltage!并且点亮LED1，否则，在LCD显示PVD Voltage OK!并且关闭LED1。
在main函数里面编写如下代码：
int main(void)
{
uint8_t t=0;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(85, 2, 2, 4, 8); /* 设置时钟, 170Mhz */
delay_init(170); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
pwr_pvd_init(PWR_PVDLEVEL_6); /* PVD 2.9V检测 */
lcd_show_string(10, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(10, 70, 200, 16, 16, "PVD TEST", RED);
lcd_show_string(10, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
/* 默认LCD显示电压正常 */
lcd_show_string(10, 110, 200, 16, 16, "PVD Voltage OK! ", BLUE);
while (1)
{
if ((t % 20) == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
t++;
}
}
这里我们选择PVD的检测电压阀值为2.9V，其他的代码很好理解，最后下载验证一下。
24.2.4 下载验证
下载代码后，默认LCD屏会显示"PVD Voltage OK!"，当供电电压过低，则LED1会点亮，并且LCD屏会显示PVD Low Voltage!。当开发板供电正常，LED1会熄灭，LCD屏会继续显示"PVD Voltage OK!"。
24.3 睡眠模式实验
本小节我们来学习睡眠模式实验，该部分的知识点内容请回顾24.1.3电源管理。我们直接从寄存器介绍开始。
24.3.1 EXTI寄存器
本实验我们用到外部中断来唤醒睡眠模式。我们用到WFI指令进入睡眠模式，这个后面会讲，进入睡眠模式后，使用外部中断唤醒。进入外部中断后，EXTI_IMR1寄存器的值会自动清零，我们需要对对应的外部中断线位置1，取消屏蔽，相当于其他中断的中断标志位进入中断后硬件自动置1，需要手动清零。
l EXTI中断屏蔽寄存器（EXTI_IMR1）
EXTI中断屏蔽寄存器描述如图24.3.1.1所示：
图24.3.1.1 EXTI_IMR1寄存器
本实验使用KEY1（PE13）唤醒，即EXTI13线中断，所以在外部中断服务函数要把IM13位置1。
l EXTI上升沿触发选择寄存器（EXTI_RTSR1）
EXTI上升沿触发选择寄存器描述如图24.3.1.2所示：
图24.3.1.2 EXTI_RTSR1寄存器
我们要使用到EXTI13线中断，所以RT13位要置1，即EXTI13使用的是上升沿进行触发。
l EXTI挂起寄存器（EXTI_PR1）
EXTI挂起寄存器描述如图24.3.1.3所示：
图24.3.1.3 EXTI_PR1寄存器
在EXTI13中断服务函数里面，需要清除EXTI13中断标记，即对PIF13位写1。
24.3.2 硬件设计
1. 例程功能
LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，LED1点亮，提示进入睡眠模式，此时LED0不再闪烁，说明已经进入睡眠模式。按下按键KEY1后，LED1熄灭，提示退出睡眠模式，此时LED0继续闪烁，说明已经退出睡眠模式。
2. 硬件资源
1）LED灯
LED0 – PE0
LED1 – PE1
2）独立按键
KEY0 – PE12
KEY1 – PE13
3）电池管理(睡眠模式)
4）正点原子1.3寸TFTLCD模块(SPI接口)
3. 原理图
PWR属于STM32G474的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。我们通过KEY0让CPU进入睡眠模式，再通过KEY1 触发EXTI中断来唤醒CPU。LED0指示程序是否执行，LED1指示CPU是否进入睡眠模式。
24.3.3 程序设计
24.3.3.1 PWR的HAL库驱动
1. HAL_PWR_EnterSLEEPMode函数
进入睡眠模式函数，其声明如下：
void HAL_PWR_EnterSLEEPMode(uint32_t Regulator, uint8_t SLEEPEntry);
l 函数描述：
用于设置CPU进入睡眠模式。
l 函数形参：
形参1指定稳压器的状态。有两个选择，PWR_MAINREGULATOR_ON表示稳压器处于正常模式，PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON表示稳压器处于低功耗模式（该形参在该函数中没有实质用处）。
形参2指定进入睡眠模式的方式。有两个选择，PWR_SLEEPENTRY _WFI表示使用WFI指令，PWR_SLEEPENTRY_WFE表示使用WFE指令看，我们选择前者。
l 函数返回值：无
睡眠模式配置步骤
1）配置唤醒睡眠模式的方式
这里我们用外部中断的方式唤醒睡眠模式，所以这里需要配置一个外部中断功能，我们用KEY1按键作为中断触发源，接下来就是配置PE13（连接按键KEY1）。
通过__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE函数使能GPIOE的时钟。
通过HAL_GPIO_Init函数配置PE13为具有下降边缘触发检测的外部中断模式，开启上拉电阻等。
通过HAL_NVIC_EnableIRQ函数使能EXTI13中断。
通过HAL_NVIC_SetPriority函数设置中断优先级。
编写EXTI13_IRQHandle中断函数，在中断服务函数中调用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler函数。
最后编写HAL_GPIO_EXTI_Callback回调函数。由于前面已经介绍过外部中断的配置步骤，这里就介绍到这里，详见本例程源码。
2）进入CPU睡眠模式
通过HAL_PWR_EnterSLEEPMode函数进入睡眠模式。
3）通过按下按键触发外部中断唤醒睡眠模式
在本实验中，通过按下KEY0按键进入睡眠模式，然后通过按下KEY1按键触发外部中断唤醒睡眠模式。
24.3.3.2 程序流程图
图24.3.3.2.1 睡眠模式实验程序流程图
24.3.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。PWR源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。睡眠模式实验代码在电压监控实验源码后追加。
首先看本实验在pwr.h头文件定义的几个宏定义：
/* PWR KEY 按键 引脚和中断 定义
* 我们通过KEY1按键唤醒 MCU, 因此必须定义这个按键及其对应的中断服务函数
*/
#define PWR_KEY1_GPIO_PORT GPIOE
#define PWR_KEY1_GPIO_PIN GPIO_PIN_13
/* PE口时钟使能 */
#define PWR_KEY1_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();}while(0)
#define PWR_KEY1_INT_IRQn EXTI15_10_IRQn
#define PWR_KEY1_INT_IRQHandler EXTI15_10_IRQHandler
这些定义是KEY1按键的相关宏定义，以及其对应的外部中断线13的相关定义。
pwr.h头文件就介绍这部分的程序，下面是pwr.c文件，先看低功耗模式下的按键初始化函数，其定义如下：
/**
* @brief 低功耗模式下的按键初始化(用于唤醒睡眠模式/停止模式/待机模式)
* @param 无
* @retval 无
*/
void pwr_key_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
PWR_KEY1_GPIO_CLK_ENABLE(); /* KEY1时钟使能 */
gpio_init_struct.Pin = PWR_KEY1_GPIO_PIN; /* KEY1引脚 */
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; /* 中断,下降沿 */
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
HAL_GPIO_Init(PWR_KEY1_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* KEY1引脚初始化 */
HAL_NVIC_SetPriority(PWR_KEY1_INT_IRQn, 2, 2); /* 抢占优先级2，子优先级2 */
HAL_NVIC_EnableIRQ(PWR_KEY1_INT_IRQn);
}
该函数初始化KEY1按键（PE13），并设置下降沿触发的外部中断线13，最后设置中断优先级并使能外部中断线13。
下面介绍的是进入CPU睡眠模式函数，其定义如下：
/**
* @brief 进入CPU睡眠模式
* @param 无
* @retval 无
*/
void pwr_enter_sleep(void)
{
HAL_SuspendTick(); /* 暂停滴答时钟，防止通过滴答时钟中断唤醒 */
/* 进入睡眠模式 */
HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
}
函数内直接调用HAL_PWR_EnterSLEEPMode函数使用WFI指令进入睡眠模式。
下面介绍的是KEY1按键外部中断服务函数及其回调函数，函数定义如下：
/**
* @brief KEY1按键 外部中断服务程序
* @param 无
* @retval 无
*/
void PWR_KEY1_INT_IRQHandler(void)
{
HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(PWR_KEY1_GPIO_PIN);
}
/**
* @brief 外部中断回调函数
* @param GPIO_Pin:中断线引脚
* @note 此函数会被PWR_KEY1_INT_IRQHandler()调用
* @retval 无
*/
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
if (GPIO_Pin == PWR_KEY1_GPIO_PIN)
{
/* HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()函数已经为我们清除了中断标志位，
所以我们进了回调函数可以不做任何事 */
}
}
在KEY1按键外部中断服务函数中我们调用HAL库的HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler函数来处理外部中断。该函数会调用__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT函数取消屏蔽对应的外部中断线位，这里是EXTI_IMR寄存器相应位，还有其他寄存器控制其他外部中断线。我们只是唤醒睡眠模式而已，不需要其他的逻辑程序，所以HAL_GPIO_EXTI_Callback回调函数可以什么都不用做，甚至也可以不重新定义这个回调函数（屏蔽该回调函数也可以）。
最后在main.c里面编写如下代码：
int main(void)
{
uint8_t t=0;
uint8_t key = 0;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(85, 2, 2, 4, 8); /* 设置时钟, 170Mhz */
delay_init(170); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
pwr_key_init(); /* 唤醒按键初始化 */
lcd_show_string(10, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(10, 70, 200, 16, 16, "SLEEP TEST", RED);
lcd_show_string(10, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(10, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Enter SLEEP MODE", RED);
lcd_show_string(10, 130, 200, 16, 16, "KEY1:Exit SLEEP MODE", RED);
while (1)
{
key = key_scan(0);
if (key == KEY0_PRES)
{
LED1(0); /* 点亮绿灯,提示进入睡眠模式 */
pwr_enter_sleep(); /* 进入睡眠模式 */
HAL_ResumeTick(); /* 恢复滴答时钟 */
LED1(1); /* 关闭绿灯,提示退出睡眠模式 */
}
if ((t % 20) == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
t++;
}
}
该部分程序，功能就是按下KEY0后，点亮LED1，进入睡眠模式。然后一直等待外部中断唤醒，当按下按键KEY1，就触发外部中断，睡眠模式就被唤醒，然后继续执行后面的程序，关闭LED1等。
24.3.4 下载验证
下载代码后，LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，LED1点亮，提示进入睡眠模式，此时LED0不再闪烁，说明已经进入睡眠模式。按下按键KEY1后，LED1熄灭，提示退出睡眠模式，此时LED0继续闪烁，说明已经退出睡眠模式。
24.4 停止模式实验
本小节我们来学习停止模式实验，该部分的知识点内容请回顾24.1.2电源管理。我们直接从寄存器介绍开始。
24.4.1 EXTI寄存器
本实验我们用到外部中断来唤醒停止模式。我们用到WFI指令进入停止模式，进入停止模式后，使用外部中断唤醒。外部中断部分内容参照睡眠模式即可，都是共用同样的配置。
24.4.2 硬件设计
1. 例程功能
LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，LED1点亮，提示进入停止模式，此时LED0不再闪烁，说明已经进入停止模式。按下按键KEY1后，LED1熄灭，提示退出停止模式，此时LED0继续闪烁，说明已经退出停止模式。
2. 硬件资源
1）LED灯
LED0 – PE0
LED1 – PE1
2）独立按键
KEY0 – PE12
KEY1 – PE13
3）电池管理(停止模式)
4）正点原子1.3寸TFTLCD模块(SPI接口)
3. 原理图
PWR属于STM32G474的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。我们通过KEY0让CPU进入停止模式，再通过KEY1 触发EXTI中断来唤醒CPU。LED0指示程序是否执行，LED1指示CPU是否进入停止模式。
24.4.3 程序设计
24.4.3.1 PWR的HAL库驱动
1. HAL_PWR_EnterSTOPMode函数
进入睡眠模式函数，其声明如下：
void HAL_PWR_EnterSTOPMode (uint32_t Regulator, uint8_t STOPEntry);
l 函数描述：
用于设置CPU进入停止模式。
l 函数形参：
形参1指定稳压器在睡眠模式下的状态。有两个选择，PWR_MAINREGULATOR_ON表示稳压器处于正常模式，PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON表示稳压器处于低功耗模式。
形参2指定用WFI还是WFE指令进入停止模式。有两个选择，PWR_STOPENTRY_WFI表示使用WFI指令，PWR_STOPENTRY_WFE表示使用WFE指令，我们选择前者。
l 函数返回值：
无
停止模式配置步骤
1）配置唤醒停止模式的方式
这里我们用外部中断的方式唤醒停止模式，所以这里需要配置一个外部中断功能，我们用WK_UP按键作为中断触发源，接下来就是配置PE13（连接按键KEY1）。
通过__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE函数使能GPIOE的时钟。
通过HAL_GPIO_Init函数配置PE13为具有下降边缘触发检测的外部中断模式，开启上拉电阻等。
通过HAL_NVIC_EnableIRQ函数使能EXTI13中断。
通过HAL_NVIC_SetPriority函数设置中断优先级。
编写EXTI13_IRQHandle中断函数，在中断服务函数中调用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler函数。
最后编写HAL_GPIO_EXTI_Callback回调函数。由于前面已经介绍过外部中断的配置步骤，这里就介绍到这里，详见本例程源码。
2）进入CPU停止模式
通过HAL_PWR_EnterSTOPMode函数进入停止模式。
3）通过按下按键触发外部中断唤醒停止模式
在本实验中，通过按下KEY0按键进入停止模式，然后通过按下KEY1按键触发外部中断唤醒停止模式。
24.4.3.2 程序流程图
图24.4.3.2.1 停止模式实验程序流程图
24.4.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。PWR源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。停止模式实验代码在睡眠模式实验源码后追加。
首先看pwr.h头文件，因为我们还是用到KEY1对应的外部中断线来唤醒停止模式的CPU，pwr.h头文件的KEY1按键对应的宏定义我们也是用到的，上个实验已经讲过，这里不再赘述。下面是pwr.c文件，KEY1按键的相关函数我们还是用上个实验的，我们主要介绍进入停止模式函数，其定义如下：
/**
* @brief 进入停止模式
* @param 无
* @retval 无
*/
void pwr_enter_stop(void)
{
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
HAL_SuspendTick(); /* 暂停滴答时钟，防止通过滴答时钟中断唤醒 */
/* 进入停止模式，掉电并进入低功耗模式并待机 */
HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
}
该函数先调用__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE函数使能PWR时钟，然后调用HAL_SuspendTick函数暂停滴答时钟，最后调用HAL_PWR_EnterSTOPMode函数进入停止模式，形参1选择PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON表示设置稳压器为低功耗模式，形参2则是选择WFI指令。
最后在main.c里面编写如下代码：
int main(void)
{
uint8_t t=0;
uint8_t key = 0;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(85, 2, 2, 4, 8); /* 设置时钟, 170Mhz */
delay_init(170); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
pwr_key_init(); /* 唤醒按键初始化 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "STOP TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Enter STOP MODE", RED);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "KEY1:Exit STOP MODE", RED);
while (1)
{
key = key_scan(0);
if (key == KEY0_PRES)
{
LED1(0); /* 点亮绿灯,提示进入停止模式 */
pwr_enter_stop(); /* 进入停止模式 */
/* 从停止模式唤醒, 需要重新设置系统时钟, 170Mhz */
sys_stm32_clock_init(85, 2, 2, 4, 8);
delay_init(170); /* 延时初始化 */
LED1(1); /* 关闭绿灯,提示退出停止模式 */
}
if ((t % 20) == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
t++;
}
}
该部分程序，功能就是按下KEY0后，点亮LED1、暂停滴答时钟并进入停止模式。然后一直等待外部中断唤醒，当按下按键KEY1，就触发外部中断，停止模式就被唤醒，然后继续执行后面的程序，重新设置系统时钟170Mhz和延时初始化，关闭LED1等。
24.4.4 下载验证
下载代码后，LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，LED1点亮，提示进入停止模式，此时LED0不再闪烁，说明已经进入停止模式。按下按键KEY1后，LED1熄灭，提示退出停止模式，此时LED0继续闪烁，说明已经退出停止模式。
24.5 待机模式实验
本小节我们来学习待机模式实验，该部分的知识点内容请回顾24.1.2电源管理。我们直接从寄存器介绍开始。
24.5.1 PWR寄存器
本实验是先对相关的电源控制寄存器配置待机模式的参数，然后通过WFI指令进入待机模式，使用PA0引脚的上升沿来唤醒。
下面主要介绍PWR_CR3寄存器相关位。
l PWR控制寄存器（PWR_CR3）
PWR的控制寄存器描述如图24.5.1.1所示：
图24.5.1.1 PWR_CR3寄存器（部分）
这里我们只需要关注EWUP1位，该位用于使能唤醒引脚，我们需要置1。
24.5.2 硬件设计
1. 例程功能
LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，进入待机模式，待机模式下大部分引脚处于高阻态，所以这时候LED0会熄灭。当PA0被拉高后，退出待机模式（相当于复位操作），程序重新执行，LED0继续闪烁。
2. 硬件资源
1）LED灯
LED0 – PE0
2）独立按键
KEY0 – PE12
3）电池管理(待机模式)
4）正点原子1.3寸TFTLCD模块(SPI接口)
5）IO
PA0(开发板PA0没有接按键，需要自己接地测试)
3. 原理图
PWR属于STM32G474的内部资源，只需要软件设置好即可正常工作。我们通过KEY0让CPU进入待机模式，再通过PA0上升沿来唤醒CPU，LED0指示程序是否执行。
24.5.3 程序设计
24.5.3.1 PWR的HAL库驱动
1. HAL_PWR_EnableWakeUpPin函数
使能唤醒引脚函数，其声明如下：
void HAL_PWR_EnableWakeUpPin(uint32_t WakeUpPinPolarity);
l 函数描述：
用于使能唤醒引脚。
l 函数形参：
形参1取值范围：PWR_WAKEUP_PIN1~5，我们这里用PWR_WAKEUP_PIN1。
l 函数返回值：
无
2. HAL_PWR_DisableWakeUpPin函数
禁止某个唤醒引脚使用的函数如下：
void HAL_PWR_DisableWakeUpPin(uint32_t WakeUpPinPolarity);
3. HAL_PWR_EnterSTANDBYMode函数
进入待机模式函数，其声明如下：
void HAL_PWR_EnterSTANDBYMode(void);
l 函数描述：
用于使CPU进入待机模式。要进入待机模式，首先要设置CR1的LPMS[2:0]位为011，接着设置SCB_SCR的SLEEPDEEP位为1，使得CPU进入待机模式，最后执行WFI指令开始进入待机模式，并等待唤醒信号上升沿的到来。
l 函数形参：
无
l 函数返回值：
无
待机模式配置步骤
1）进入CPU停止模式
在进入待机模式之前我们需要做一些准备：
涉及到操作PWR寄存器的内容，所以首先先进行PWR时钟的初始化，用__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE函数实现。
通过HAL_PWR_EnableWakeUpPin函数使能WKUP的唤醒功能。
通过__HAL_PWR_CLEAR_FLAG函数清除唤醒标记，详看源码。
通过HAL_PWR_EnterSTANDBYMode函数进入待机模式。
2）通过WKUP引脚上升沿触发唤醒睡眠模式
在本实验中，通过按下KEY0按键进入待机模式，然后通过PA0的上升沿唤醒待机模式。
24.5.3.2 程序流程图
图24.5.3.2.1 待机模式实验程序流程图
24.5.3.3 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。PWR源码包括两个文件：pwr.c和pwr.h。待机模式实验代码在停止模式实验源码后追加。
首先看pwr.h头文件，因为我们用到WKUP引脚上升沿来唤醒待机模式的CPU，pwr.h头文件的WK_UP按键对应的宏定义我们也是用到的，WKUP定义如下。
#define PWR_WKUP_GPIO_PORT PIOA
#define PWR_WKUP_GPIO_PIN GPIO_PIN_0
/* PA口时钟使能 */
#define PWR_WKUP_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0)
下面是pwr.c文件，我们主要介绍进入待机模式函数，其定义如下：
/**
* @brief 进入待机模式
* @param 无
* @retval 无
*/
void pwr_enter_standby(void)
{
__HAL_RCC_AHB1_FORCE_RESET(); /* 复位所有IO口 */
while(WKUP_KD); /* 等待WK_UP按键松开(在有RTC中断时,必须等WK_UP松开再进入待机) */
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); /* 使能PWR时钟 */
__HAL_RCC_BACKUPRESET_FORCE(); /* 复位备份区域 */
HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); /* 后备区域访问使能 */
/* STM32G4,当开启了RTC相关中断后,必须先关闭RTC中断,再清中断标志位,然后重新设置
* RTC中断,再进入待机模式才可以正常唤醒,否则会有问题
*/
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);
__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_DISABLE(&g_rtc_handle); /* 关闭RTC写保护 */
/* 关闭RTC相关中断，可能在RTC实验打开了 */
__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_DISABLE_IT(&g_rtc_handle, RTC_IT_WUT);
__HAL_RTC_TIMESTAMP_DISABLE_IT(&g_rtc_handle, RTC_IT_TS);
__HAL_RTC_ALARM_DISABLE_IT(&g_rtc_handle, RTC_IT_ALRA|RTC_IT_ALRB);
/* 清除RTC相关中断标志位 */
__HAL_RTC_ALARM_CLEAR_FLAG(&g_rtc_handle, RTC_FLAG_ALRAF|RTC_FLAG_ALRBF);
__HAL_RTC_TIMESTAMP_CLEAR_FLAG(&g_rtc_handle, RTC_FLAG_TSF);
__HAL_RTC_WAKEUPTIMER_CLEAR_FLAG(&g_rtc_handle, RTC_FLAG_WUTF);
__HAL_RCC_BACKUPRESET_RELEASE(); /* 备份区域复位结束 */
__HAL_RTC_WRITEPROTECTION_ENABLE(&g_rtc_handle); /* 使能RTC写保护 */
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU); /* 清除Wake_UP标志 */
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1); /* 设置WKUP用于唤醒 */
HAL_PWR_EnterSTANDBYMode(); /* 进入待机模式 */
}
该函数内容较多，关于RTC的部分设置，是为了避免出现意外唤醒的情况。接下来看待机模式相关的部分：首先是调用__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE来使能PWR时钟，然后调用函数HAL_PWR_EnableWakeUpPin 来设置 WK_UP 脚作为唤醒源。最后调用函数HAL_PWR_EnterSTANDBYMode进入待机模式。
最后在main.c里面编写如下代码：
int main(void)
{
uint8_t t=0;
uint8_t key = 0;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(85, 2, 2, 4, 8); /* 设置时钟, 170Mhz */
delay_init(170); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
pwr_key_init(); /* 唤醒按键初始化 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "STANDBY TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0:Enter STANDBY MODE", RED);
lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "KEY_UP:Exit STANDBY MODE", RED);
while (1)
{
key = key_scan(0);
if (key == KEY0_PRES)
{
pwr_enter_standby(); /* 进入待机模式 */
/* 从待机模式唤醒相当于系统重启(复位), 因此不会执行到这里 */
}
if ((t % 20) == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /* 每200ms,翻转一次LED0 */
}
delay_ms(10);
t++;
}
}
该部分程序，经过一系列初始化后，判断到KEY0按下就调用pwr_enter_standby函数进入待机模式，然后等待PA0产生WKUP上升沿唤醒CPU。注意：待机模式唤醒后，系统会进行复位。
24.5.4 下载验证
下载代码后，LED0闪烁，表明代码正在运行。按下按键KEY0后，TFTLCD屏熄灭，提示进入停止模式，此时LED0不再闪烁，说明已经进入待机模式。当PA0被拉高后，TFTLCD屏点亮，提示退出待机模式，此时LED0继续闪烁，说明已经退出待机模式。