заключается в увеличении частоты ядра с помощью своего рода «разгона». Рекомендуется переходить в режим высокоинтенсивной работы, когда приложение не выполняет критические задачи и когда источником системного тактового сигнала является HSIили HSE-генератор. Эти функции полезны, когда мы хотим временно увеличить/уменьшить тактовую частоту микроконтроллера без перенастройки схемы тактирования, что обычно приводит к незначительным накладным расходам. HAL предоставляет две удоб-

ные функции, HAL_PWREx_EnableOverDrive() и HAL_PWREx_DisableOverDrive() для выполне-

ния этой операции.

Режим малоинтенсивной работы противоположен режиму высокоинтенсивной работы и

заключается в понижении частоты ЦПУ и отключении некоторых периферийных устройств. В этом режиме можно перевести внутренний регулятор напряжения в режим пониженного энергопотребления. В некоторых микроконтроллерах STM32F4/F7 режим

малоинтенсивной работы доступен даже в режиме останова.

19.3.2.2. Спящий режим

Перейти в спящий режим (sleep mode) можно с помощью выполнения инструкции WFI или WFE. В спящем режиме все выводы I/O сохраняют то же состояние, что и в рабочем режиме. Однако нам не следует заботиться об ассемблерных инструкциях, поскольку CubeHAL предоставляет функцию:

void HAL_PWR_EnterSLEEPMode(uint32_t Regulator, uint8_t SLEEPEntry);

Первый параметр, Regulator, не имеет смысла в спящем режиме для всей серии STM32F и оставлен для совместимости с серией STM32L. Второй параметр, SLEEPEntry, может принимать значения PWR_SLEEPENTRY_WFI или PWR_SLEEPENTRY_WFE: как следует из названий, первый выполняет инструкцию WFI, а второй – WFE.

Если вы посмотрите на функцию HAL_PWR_EnterSLEEPMode(), то обнаружите, что, если мы передадим параметр PWR_SLEEPENTRY_WFE, он последовательно выполнит две инструкции WFE. Это приводит к тому, что HAL_PWR_EnterSLEEPMode() переходит в спящий режим таким же образом, как она вызывается с параметром PWR_SLEEPENTRY_WFI (двойной вызов WFE приводит к тому, что если установлен регистр событий, то он сбрасывается первой инструкцией WFE, а второй переводит микроконтроллер в спящий режим). Я не знаю, почему ST приняла этот подход. Если вы хотите получить полный контроль над тем, как микроконтроллер переводится в режимы пониженного энергопотребления, вам придется изменить содержимое этой функции по своему усмотрению. Ясно, что микроконтроллер выйдет из спящего режима после выполнения условия выхода инструкции WFE.

Если для перехода в спящий режим используется инструкция WFI, то любое прерывание от периферийного устройства, подтвержденное контроллером вложенных векторных прерываний (NVIC), может пробудить устройство из спящего режима.

Если для перехода в спящий режим используется инструкция WFE, то микроконтроллер выходит из спящего режима, как только происходит событие. Событие пробуждения может быть сгенерировано в следующих случаях:

•разрешение прерывания в регистре управления периферийным устройством, но не в NVIC, и установка бита SEVONPEND в регистре управления системой – Когда микроконтроллер возобновляет работу из WFE, бит отложенного состояния (pending bit) периферийного прерывания и бит отложенного состояния периферийного канала IRQ контроллера NVIC (в регистре NVIC сброса прерываний) должны быть сброшены;

•или конфигурирование внешней или внутренней линии EXTI в режиме события (event mode) – Когда ЦПУ возобновляет работу из WFE, нет необходимости сбрасывать бит отложенного состояния периферийного прерывания или бит отложенного состояния канала IRQ контроллера NVIC, так как бит отложенного состояния, соответствующий линии события не установлен.

Данный режим предлагает самое низкое время пробуждения, поскольку не тратится время на вход/выход из прерывания.

19.3.2.3. Режим останова

Режим останова (stop mode) основан на режиме глубокого сна Cortex-M в сочетании с запретом тактирования периферии. В режиме останова все тактирование в домене питания 1,8 В остановлено, а блок PLL и HSI- и HSE-генераторы отключены. SRAM и содержимое регистров сохраняются. В режиме останова все выводы I/O сохраняют то же состояние, что и в рабочем режиме. Регулятор напряжения может быть сконфигурирован как в нормальном режиме работы, так и в режиме пониженного энергопотребления. Для перевода микроконтроллера в режим останова HAL предоставляет функцию:

HAL_PWR_EnterSTOPMode(uint32_t Regulator, uint8_t STOPEntry);

где параметр Regulator принимает значение PWR_MAINREGULATOR_ON для того, чтобы оставить внутренний регулятор напряжения включенным, или значение PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON для того, чтобы перевести его в режим пониженного энергопотребления. Пара-

метр STOPEntry может принимать значения PWR_STOPENTRY_WFI или PWR_STOPENTRY_WFE.

Для перехода в режим останова, все биты отложенного состояния линий EXTI, все биты отложенного состояния прерываний периферийных устройств и флаг будильника RTC Alarm должны быть сброшены. В противном случае процедура перехода в режим останова игнорируется, и выполнение программы продолжается. Если приложению необходимо отключить внешний высокочастотный генератор (HSE) перед переходом в режим останова, сначала должен быть переключен источник системного тактового сигнала на HSI-генератор, а затем сброшен бит HSEON. В противном случае, если перед переходом в режим останова бит HSEON остается равным 1, необходимо включить функцию системы защиты тактирования (CSS) для обнаружения любого отказа внешнего генератора (внешнего тактового сигнала) и избежать сбоя при переходе в режим останова.

Любая линия EXTI, сконфигурированная в режиме прерываний или событий, вынуждает ЦПУ выйти из режима останова, если оно перешло в режим пониженного энергопотребления при помощи инструкции WFI или WFE. Поскольку и HSE-генератор, и блок PLL отключаются перед переходом в режим останова, при выходе из этого режима источником тактового сигнала микроконтроллера устанавливается HSI-генератор. Это означает, что наш код должен переконфигурировать схему тактирования в соответствии с желаемым тактовым сигналом SYSCLK.

21 __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); 22

23while (1) {

24if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB)) {

25/* Если установлен флаг режима ожидания в PWR->CSR, то генерируется сброс

26* при выходе из режима ожидания (STANDBY) */

27sprintf(msg, "RESET after STANDBY mode\r\n");

28HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

29/* Мы должны явно сбросить флаг */

30__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU|PWR_FLAG_SB);

31}

32

33sprintf(msg, "MCU in run mode\r\n");

34HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

35while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET) {

36HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin);

37HAL_Delay(100);

38}

39

40 HAL_Delay(200);

41

42sprintf(msg, "Entering in SLEEP mode\r\n");

43HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

44

45 SleepMode();

46

47sprintf(msg, "Exiting from SLEEP mode\r\n");

48HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

49

50while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET);

51HAL_Delay(200);

52

53sprintf(msg, "Entering in STOP mode\r\n");

54HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

55

56 StopMode();

57

58sprintf(msg, "Exiting from STOP mode\r\n");

59HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

60

61while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_SET);

62HAL_Delay(200);

63

64sprintf(msg, "Entering in STANDBY mode\r\n");

65HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

66

67 StandbyMode();

68

69while(1); // Сюда никогда не придем, так как МК сбрасывается при выходе из STANDBY

70}

71 }

72

73

74void SleepMode(void)

75{

76GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

78/* Отключение всех GPIO для уменьшения энергопотребления */

79 MX_GPIO_Deinit();

80

81/* Конфигурация пользовательской кнопки в качестве генератора внешнего прерывания */

82__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

83GPIO_InitStruct.Pin = B1_Pin;

84GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;

85GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

86HAL_GPIO_Init(B1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

87

88 HAL_UART_DeInit(&huart2);

89

90/* Приостановить отсчет тиков для предотвращения пробуждения по прерыванию от Systick.

91В противном случае прерывание от Systick пробудит устройство через 1 мс. */

92HAL_SuspendTick();

93

94__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

95/* Запрос на переход в спящий режим (SLEEP) */

96HAL_PWR_EnterSLEEPMode(0, PWR_SLEEPENTRY_WFI);

98/* Возобновление отсчета тиков, если он был приостановлен до перехода в спящий режим */

99 HAL_ResumeTick();

100

101/* Переинициализация выводов GPIO */

102MX_GPIO_Init();

103

104/* Переинициализация UART2 */

105MX_USART2_UART_Init();

106}

Макрос __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE() в строке 21 включает периферийное устройство PWR: прежде чем мы сможем выполнить какую-либо операцию, связанную с управлением питанием, нам необходимо включить периферийное устройство PWR, даже если мы просто проверяем, установлен ли флаг режима ожидания в регистре PWR->CSR. Это источник причинения уймы головной боли у начинающих пользователей, борющихся с управлением питанием.

Строки [24:31] проверяют, установлен ли флаг режима ожидания: если это так, то это означает, что микроконтроллер был сброшен после выхода из режима ожидания. Строки [33:38] представляют собой рабочий режим: светодиод LD2 мигает, пока мы не нажмем пользовательскую кнопку платы Nucleo, подключенную к выводу PC13. Оставшиеся строки кода в main() просто переключаются между тремя режимами пониженного энергопотребления при каждом нажатии пользовательской кнопки.

Строки [74:106] определяют функцию SleepMode(), используемую для перевода микроконтроллера в спящий режим. Все GPIO сконфигурированы как аналоговые, чтобы уменьшить потребление тока на неиспользуемых I/O (особенно те выводы, которые могут быть источником утечек). Соответствующие им периферийные тактовые сигналы отключены, за исключением периферийного устройства GPIOC: вывод PC13 используется для выхода из режимов пониженного энергопотребления. То же самое относится к интерфейсу UART2 и таймеру SysTick, который останавливается для предотвращения выхода микроконтроллера из режима пониженного энергопотребления через 1 мс. Вызов функции HAL_PWR_EnterSLEEPMode() в строке 96 переводит микроконтроллер в спящий режим, пока он не пробудится при нажатии пользовательской кнопки USER (микроконтроллер пробуждается, потому что мы конфигурируем соответствующий IRQ, который вызывает условие выхода инструкции WFI из режима пониженного энергопотребления). Функция StopMode(), не показанная здесь, практически идентична функции SleepMode(), за исключением того факта, что она вызывает функцию HAL_PWR_EnterSTOPMode() для перевода микроконтроллера в режим останова.

Имя файла: src/main-ex1.c

140void StandbyMode(void) {

141MX_GPIO_Deinit();

142

143/* Эта процедура взята из перечня аппаратных ошибок (Errata sheet) STM32F030 */

144__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

145

146 HAL_PWR_DisableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1); 147

148/* Сброс Флага пробуждения периферийного устройства PWR */

149__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);

150

151/* Включение вывода WKUP */

152HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);

154/* Переход в режим ожидания (STANDBY) */

155HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();

156}

Наконец, строки [140:156] определяют функцию StandbyMode(). Здесь мы следуем процедуре, описанной в перечне аппаратных ошибок STM32F30, поскольку на этот микроконтроллер оказывает влияние аппаратная ошибка, которая не позволяет ЦПУ перейти в режим ожидания: сначала мы должны отключить вывод PWR_WAKEUP_PIN1, а затем сбросить флаг пробуждения в регистре PWR->CSR и повторно включить вывод пробуждения, который в микроконтроллере STM32F030 соответствует выводу PA0.

Микроконтроллеры STM32 обычно имеют два вывода пробуждения, которые называются PWR_WAKEUP_PIN1 и PWR_WAKEUP_PIN2. Для многих микроконтроллеров STM32 с корпусом LQFP64 второй вывод пробуждения соответствует PC13, который подключен к пользовательской кнопке USER на всех платах Nucleo (кроме Nucleo-F302, где он подключен к выводу PB13). Тем не менее, мы не можем использовать PWR_WAKEUP_PIN2 в нашем примере, потому что этот вывод подтянут к питанию резистором на печатной плате. Когда мы конфигурируем выводы пробуждения в сочетании с режимом ожидания, мы не используем