為什么要串口喚醒STOP模式？如何才能實現串口喚醒STOP模式呢？

前言

STM32常見的低功耗模式有三種：睡眠模式、STOP模式以及待機模式，STM32L系列還有其他低功耗模式。這里主要講的是STOP模式，STOP模式可以通過外部中斷或事件喚醒，但是不能通過串口中斷喚醒，因為串口中斷本身不是外部中斷，那么如何才能實現串口喚醒STOP模式呢？

因為我這里只是為了做驗證，為了快速驗證，我也就沒有用RT-Thread的PM電源管理組件進入STOP模式，感興趣的讀者可以用RT-Thread的電源管理組件去實現進行STOP模式。

一、為什么要串口喚醒STOP模式？

想象一下，在某些場合，如果你有一個無線通信模塊（例如ESP8266、SIM800C）和STM32通過串口發(fā)送AT命令來對接服務器實現與服務器的數據交互，那么如果在沒有進行數據交互的時候，我們是不是可以讓STM32進入STOP模式來達到省電的狀態(tài)，從而讓電池續(xù)航更長。例如：STM32+ESP8266與后臺服務器進行數據交互，當不用發(fā)送數據完畢，等待下次發(fā)送數據或等待后臺下發(fā)數據給設備的這段時間可以讓STM32進入STOP模式來達到省電，當后臺服務器下發(fā)數據給設備的時候，我們可以向讓后臺發(fā)送一個喚醒設備的指令，ESP8266接收到后臺的這條指令之后通過串口下發(fā)給STM32，那么就可以喚醒STM32了，這時候STM32就可以繼續(xù)接收后臺下發(fā)的數據。

二、串口喚醒STOP模式的思路

1、我們知道STOP模式只能外部中斷或事件喚醒，那么想象一下，在STM32進行STOP模式之前，是不是可以先將UART_RX對應的GPIO引腳配置為外部中斷引腳，而串口接收到字符相當于接收到01010…這樣的高低電平，從二可以喚醒串口，當喚醒之后，我們再馬上重新初始化串口，把UART_RX對應的GPIO引腳配置為接收中斷模式？答案當然是可以的。

2、喚醒之后的程序是從哪里開始執(zhí)行？答案是從進行STOP模式之前的那個地方重新開始執(zhí)行，一會進行驗證。

三、串口喚醒STOP模式實驗

光說不練都是假把式，接下來進行實驗。

1、 實驗平臺： 中國移動物聯網OneNET NB開發(fā)板（板載STM32）。

2、STM32F103RET6、12M外部晶振、串口3進行實驗。

3、 操作系統： RT-Thread。

4、用RT-Thread創(chuàng)建兩個線程，一個線程用于讀取按鍵是否按下，按下則調用進入STOP模式函數進入STOP模式，另一個線程讀取串口接收到的數據。

1、如何進行STOP模式？

實驗時用的是標準庫，在這里主要實現在進入STOP模式前將RX對應的GPIO引腳配置為外部中斷模式以及進入STOP模式，代碼如下：

1/**************************************************************
 2函數名稱:system_enter_stop
 3函數功能:系統進入STOP模式
 4輸入參數:無
 5返 回 值:無
 6備    注:無
 7**************************************************************/
 8void system_enter_stop(void)
 9{
10        uart_exti_init(); /* 進入STOP模式前配置RX引腳為外部中斷模式 */
11    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR , ENABLE); /* 開電源管理時鐘 */
12    //PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_ON, PWR_STOPEntry_WFI); /* 進入STOP模式，外部中斷喚醒 */
13    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFE); /* 進入STOP模式，外部中斷或事件喚醒 */
14}

2、配置RX對應的GPIO引腳為外部中斷模式

這里采用RT-Thread的PIN設備進行配置，在配置之前需要先關閉UART中斷、復位UART、復位GPIO，然后在進行配置為外部中斷模式，代碼如下：

1/**************************************************************
 2函數名稱:uart_exti_init
 3函數功能:RX引腳配置為外部中斷
 4輸入參數:無
 5返 回 值:無
 6備    注:無
 7**************************************************************/
 8void uart_exti_init(void)
 9{
10        /* 關閉UART中斷、復位UART、復位GPIO */
11    USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, DISABLE);
12    USART_Cmd(USART3, DISABLE);
13    GPIO_DeInit(GPIOB);
14    USART_DeInit(USART3);
15
16    /* 配置RX對應的GPIO引腳為外部中斷模式 */
17    rt_pin_mode(PIN_UART3_RX, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
18    rt_pin_attach_irq(PIN_UART3_RX, PIN_IRQ_MODE_FALLING, uart_exti_callback, RT_NULL);
19    rt_pin_irq_enable(PIN_UART3_RX, PIN_IRQ_ENABLE);
20}

3、接收中斷回調函數

在上面的配置中，有一個接收回調函數uart_exti_callback，就是在發(fā)送中斷的時候要執(zhí)行的事情，在接收回調函數里面，我們主要實現SystemInit，重新初始化串口，代碼如下：

1/**************************************************************
 2函數名稱:uart_exti_callback
 3函數功能:RX引腳外部中斷喚醒回調函數
 4輸入參數:args：回調函數入口參數
 5返 回 值:無
 6備    注:無
 7**************************************************************/
 8void uart_exti_callback(void *args)
 9{
10    SystemInit();
11    uart_reinit();      /* 重新初始化串口 */
12    rt_kprintf("wake up\\r\\n");
13
14}

4、進入STOP模式的線程

這里，創(chuàng)建一個線程來實現判斷是否按鍵按下，按下則調用system_enter_stop函數進入STOP模式，同時為了驗證喚醒之后時鐘正常以及程序是從進行STOP模式之前的那個地方重新開始執(zhí)行，我們設計LED燈500ms亮500ms滅，再一個計數變量，每隔1秒自動加1并打印，代碼如下：

1static void sleep_thread_entry(void *parameter)
 2{
 3    unsigned char key;
 4    unsigned int count=0;
 5
 6    while(1)
 7    {
 8        key = key_scan(0);
 9
10        if(key == KEY4_PRES)
11        {
12            rt_kprintf("system_enter_stop\\r\\n");
13            system_enter_stop();
14        }
15        LED1(1);
16        rt_thread_mdelay(500);
17        LED1(0);
18        rt_thread_mdelay(500);
19        rt_kprintf("count:%d\\r\\n",count);
20        count++;
21    }
22}

5、實驗操作和現象

1、開機之后，LED閃爍，串口打印count每隔1秒加1的值，等待一小會按下按鍵KEY4進入STOP模式：

FinSH抓取的串口打印信息

2、對比進入STOP模式前和STOP模式之后的電流情況（這里進入STOP模式之后電流還是很大是因為我們板子還接了其他耗電的模塊，我們這對比電流有沒有降下來就可以了），很明顯，電流降下來了：

進入STOP模式前的電流

進入STOP模式后的電流

3、通過串口發(fā)送一個字符“A”，喚醒了STM32，這時候串口并不會打印字符“A”，因為喚醒之后要重新初始化串口，第二次發(fā)送字符“A”才能顯示，這時候，我們觀察FinSH打印出來的信息，可以看到count是從9開始打印，說明STOP喚醒之后會從原來進入STOP模式之前的地方重新執(zhí)行代碼：

驗證代碼的執(zhí)行情況

喚醒之后第二次發(fā)一個字符能正常打印

4、接下來，我們再次按下KEY4重新然STM32進入STO模式，然后發(fā)送一個比較長的字符串來喚醒STM32，例如發(fā)“ABCDEFGHIJKLMNOPQ1234567890”，這時候，我們發(fā)現第一次發(fā)送之后，竟然會有字符出來，不是說沒有嗎？而且這些字符和我們發(fā)送的不一樣，少了，第二次才正常：

喚醒之后打印字符不正常

四、串口喚醒存在的問題

1、上面我們提到，發(fā)送一個字符喚醒就很正常，而發(fā)送比較長的字符串喚醒卻出現了不然正常的現象，這是為什么呢？想象一下m如果你是發(fā)一串很長的數據來喚醒串口，這串數據也是通過0101010等二進制來發(fā)送的，當RX引腳被觸發(fā)中斷喚醒MCU之后，喚醒之后串口初始化完成了，剩余的數據也就會接著以010101的高低電平發(fā)給STM32的串口，有可能導致有些字符的01丟失了一部分（例如上面出現了K567890），從而可以接下來的字符會打印出來。如果是發(fā)一個字符，一個字符的01010101其實也就8位，發(fā)送很快的，喚醒之后都已經發(fā)送結束了，所以就會直接喚醒，也就不會接收這個字符，只有第二次發(fā)送的時候才會接收到這個字符。