LPUART（Low power universal asynchronous receiver transmitter，低功耗通用異步收發(fā)器），相比標準的UART，其功耗極低，支持在低功耗模式下運行，并且可以將MCU從低功耗模式喚醒。

本文介紹MM32全新低功耗系列MM32L0130的LPUART外設，實現基本UART收發(fā)通信、通過UART中斷使MCU從低功耗模式中喚醒。

1 LPUART 簡介

1.1 LPUART功能框圖

1.2 LPUART功能特征

支持UART幀格式的全雙工異步數據收發(fā)。

支持輸入任意頻率的時鐘源，可配置為LSE/LSI/PCLK。

支持可編程的波特率數據傳輸，發(fā)送和接收時可采用3、4分頻交替，防止累計誤差。

可配置奇偶校驗位、停止位。

可配置收發(fā)數據信號取反。

2 LPUART時鐘配置

LPUART時鐘源配置寄存器在RCC_CFGR2中的位0和位1，可配置LSE、LSI、PCLK作為時鐘源。

3 LPUART中斷與喚醒

支持的中斷源：

接收緩沖溢出

幀錯誤

奇偶校驗錯誤

接收器檢測到起始位

接收器檢測到下降沿

接收器完整接收 1byte 數據

接收器完整接收數據且與預設數據匹配

發(fā)送器數據完成發(fā)送

發(fā)送器緩沖空

支持低功耗模式下的喚醒源：

接收器檢測到下降沿喚醒

接收器檢測到起始位喚醒

接收器1字節(jié)接收完成喚醒

接收器1字節(jié)數據接收并匹配喚醒

4 接收和發(fā)送時序

由于LPUART工作時鐘不是波特率的整數倍，采用固定分頻系數的話會引入累計誤差，所以在接收和發(fā)送的時候采用3、4分頻交替進行接收和發(fā)送，每個bit采樣一次，每個bit采用3分頻還是4分頻由MCTL寄存器控制，接收和發(fā)送時序圖如下：

當LPUART工作時鐘配置為標準的32.768KHz時，軟件可配置BREN為0，然后根據通信波特率調整調制寄存器MCTL，建議配置參數如下表：

5 LPUART寄存器概覽

6 LPUART實現普通UART功能配置步驟

1. 開啟LPUART所選時鐘源
2. 配置RCC_CFGR2寄存器選擇LPUART時鐘
3. 配置 LPUBAUD 寄存器決定波特率
4. 根據波特率選擇合適的調制參數，配置 MCTL 寄存器
5. 配置 LPUCON 寄存器，選擇幀格式、極性、中斷參數等
6. 配置 LPUEN 寄存器打開發(fā)送、接收使能

7 發(fā)送和接收數據

發(fā)送數據：

將待發(fā)送的數據寫入LPUTXD，當發(fā)送完成時，LPUSTA的TXE標志位會被硬件置起，表示數據已傳入移位寄存器，發(fā)送 buffer為空。此時可往LPUTXD寫入下一個數據。軟件向發(fā)送buffer寫數據時TXE標志位自動清零。

接收數據：

當接收一個完整幀時，LPUSTA的RXF標志位置起，表示已完整接收數據，此時軟件可讀取LPURXD讀出接收到的數據。軟件讀LPUDATA寄存器時，RXF標志位自動清零。

8 LPUART功能實現代碼

首先編寫基礎UART的代碼，通過輪詢的方式發(fā)送和接收數據。然后添加中斷代碼，實現通過LPUART將MCU從低功耗模式喚醒。

8.1 基于LSE時鐘的基礎UART功能實現代碼

a.

開啟BKP、LSE時鐘，待LSE時鐘穩(wěn)定，使能LPUART時鐘：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_BKP, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
DELAY_Ms(100);
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET) {;}
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_LPUART1, ENABLE);

b.

配置LPUART的LPUART_InitTypeDef結構體參數：

LPUART_InitTypeDef init_struct;
init_struct.LPUART_Clock_Source = 0; //時鐘源選擇
init_struct.LPUART_BaudRate = LPUART_Baudrate_9600; //波特率選擇9600
init_struct.LPUART_WordLength = LPUART_WordLength_8b; //8位數據位
init_struct.LPUART_StopBits = LPUART_StopBits_1; //1位停止位
init_struct.LPUART_Parity = LPUART_Parity_No; //沒有校驗位
init_struct.LPUART_MDU_Value = 0x952; //波特率調制控制寄存器
init_struct.LPUART_NEDET_Source = LPUART_NegativeDectect_Source2;//下降沿采樣使能
init_struct.LPUART_RecvEventCfg = LPUART_RecvEvent_Start_Bit;//中斷檢測模式
LPUART_Init(LPUART1, &init_struct);
LPUART_Cmd(LPUART1, ENABLE);

c.

設置LPUART引腳復用，例程復用到PA4、PA5：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_GPIO_ClockCmd(GPIOA, ENABLE);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_3);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_3);

//LPUART1_TX   GPIOA.4
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

//LPUART1_RX    GPIOA.5
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

d.

編寫發(fā)送函數：

void Output_Byte(LPUART_TypeDef* lpuart, uint8_t dat)
{
    LPUART_SendData(lpuart, dat);
    while(!LPUART_GetFlagStatus(lpuart, LPUART_LPUSTA_TXE));
}

e.

編寫輪詢接收函數：

uint8_t Input_Byte(LPUART_TypeDef* lpuart)
{
    uint8_t temp;
    while(1) {
        if(LPUART_GetFlagStatus(lpuart, LPUART_LPUSTA_RXF)) {
            //read LPUART_LPUSTA_RXF bit and clear
            temp = (uint8_t)LPUART_ReceiveData(lpuart);
            break;
        }
    }
    if(temp == 0xd) {
        return 0;
    }
    return temp;
}

f.

編寫實驗樣例：

void LPUART_TxRx_Test(void)
{
    uint8_t temp, i;
    char string[] = "LPUART polling test!\\r\\n";

    for(i = 0; i < strlen(string); i++)
    {
        Output_Byte(LPUART1, string[i]);
    }
    while(1)
    {
        temp = Input_Byte(LPUART1);
        if(temp != 0)
        {
            Output_Byte(LPUART1, temp);
        }
    }
}

g.

在main函數中配置好LPUART后，調用LPUART_TxRx_Test函數，可得到如下實驗結果：

8.2 在上述基本LPUART配置的基礎上增加中斷配置代碼，實現喚醒低功耗模式中的MCU

a.

開啟SYSCFG、PWR時鐘：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_SYSCFG, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_PWR, ENABLE);

b.

EXTI模塊可以產生中斷請求，用來喚醒低功耗模式中的MCU，LPUART連接到EXTI22，使能EXTI22：

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
EXTI_StructInit(&EXTI_InitStruct);
EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line22;
EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);

c.

配置NVIC：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = LPUART1_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority = 1;
NVIC_Init( &NVIC_InitStruct);

d.

清除接收標志并打開接收中斷：

LPUART_ClearITPendingBit(LPUART1, LPUART_LPUIF_RXIF);
LPUART_ITConfig(LPUART1, LPUART_LPUCON_RXIE, ENABLE);

e.

定義RX緩存，然后編寫中斷服務函數：

char rxDataBuf[10], cnt = 0;
uint8_t cnt_flag = 0;
void LPUART1_IRQHandler()
{
    if(LPUART_GetFlagStatus(LPUART1, LPUART_LPUSTA_START))
    {
        LPUART_ClearFlagStatus(LPUART1, LPUART_LPUSTA_START);

    }
    if(LPUART_GetITStatus(LPUART1, LPUART_LPUIF_RXIF) == SET)
    {
        LPUART_ClearITPendingBit(LPUART1, LPUART_LPUIF_RXIF);
        rxDataBuf[cnt] = LPUART_ReceiveData(LPUART1);
        if(++cnt >= 10)
        {
            cnt_flag = 1;
            cnt = 0;
        }
    }
}

f.

編寫實驗樣例：

void LPUART_Wakeup_Test(void)
{
    uint8_t temp, i;
    char string1[] = "LPUART wakeup mcu test!\\r\\n";
    char string2[] = "mcu stop!\\r\\n";
    char string3[] = "mcu wakeup!\\r\\n";

    for(i = 0; i < strlen(string1); i++)
    {
        Output_Byte(LPUART1, string1[i]);
    }
    DELAY_Ms(20);
    for(i = 0; i < strlen(string2); i++)
    {
        Output_Byte(LPUART1, string2[i]);
    }
    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);//休眠
    for(i = 0; i < strlen(string3); i++)
    {
        Output_Byte(LPUART1, string3[i]);
    }

    while(1)
    {

    }
}

g.

在main函數中配置好LPUART后，調用實驗函數LPUART_Wakeup_Test，可以的到如下結果：