在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計中，低功耗設(shè)計（Low-Power Design）是許多設(shè)計人員必須面對的問題，其原因在于嵌入式系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于便攜式和移動性較強的產(chǎn)品中去，而這些產(chǎn)品不是一直都有充足的電源供應(yīng)，往往是靠電池來供電，所以設(shè)計人員從每一個細節(jié)來考慮降低功率消耗，從而盡可能地延長電池使用時間。因此，大部分芯片都會有低功耗模式，以CW32L083為例，它就是一個32位低功耗微控制器。

一、芯片模式介紹

1.CW32L083工作模式

CW32L083 支持三種工作模式，由內(nèi)嵌的電源管理模塊自動完成電源的統(tǒng)一管理。三種工作模式是：

? 運行模式（Active mode）

? 休眠模式（Sleep mode）

? 深度休眠模式（DeepSleep mode）

電源上電后，系統(tǒng)自動進入運行模式。用戶可通過軟件程序，進入休眠或深度休眠兩種低功耗運行狀態(tài)；在低功耗運行狀態(tài)時，可通過硬件中斷觸發(fā)喚醒機制，使系統(tǒng)返回到運行模式。

2.進入休眠模式或深度休眠模式

使用 M0+ 內(nèi)核的 ARM 等待中斷專用指令，WFI（Wait for Interrupt），配合 M0+ 內(nèi)核的系統(tǒng)控制寄存器（SCR， System Control Register）的 SLEEPONEXIT 和 SLEEPDEEP 位域，可實現(xiàn)立即進入或退出（中斷服務(wù)程序）時進 入休眠模式或深度休眠模式。

? 立即進入

執(zhí)行 WFI 指令，MCU 將立即進入休眠模式（SLEEPDEEP 為 0 時）或深度休眠模式（SLEEPDEEP 為 1 時）

? 退出時進入

將 SLEEPONEXIT 位置 1，當(dāng)退出最低優(yōu)先級的中斷服務(wù)程序后，MCU 會進入休眠模式（SLEEPDEEP 為 0 時） 或深度休眠模式（SLEEPDEEP 為 1 時），而不需執(zhí)行 WFI 指令 。

在深度休眠模式下，系統(tǒng)將自動關(guān)閉高速時鐘。如用戶需要在深度休眠模式下使部分外設(shè)仍保持運行，則須在進入深度休眠模式前，啟動相應(yīng)的低速時鐘并將該外設(shè)時鐘設(shè)置為此低速時鐘。

3.退出休眠模式或深度休眠模式

在休眠模式或深度休眠模式下，均可通過中斷來喚醒 CPU，返回到運行模式。但是，值得注意的是，如果用戶在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行 WFI 命令進入休眠（包括深度休眠），則需要比此中斷更高優(yōu)先級的中斷才能喚醒 CPU，因此，我們強烈建議用戶在準備進入休眠前，應(yīng)先處理完所有中斷服務(wù)程序，并且清除所有中斷請求和中斷標志。

使用中斷退出休眠模式，用戶必須在進入休眠（包括深度休眠）前使能此中斷的允許位。

中斷喚醒退出深度休眠模式時，CPU 運行狀態(tài)與退出休眠模式相同。

4.UART控制深度休眠模式

UART控制器工作在雙時鐘域下，支持在深度休眠模式下進行正常的數(shù)據(jù)收發(fā)，并通過接收完成中斷喚醒 MCU回到運行模式。

如果設(shè)置了傳輸時鐘 UCLK來源為低速時鐘，當(dāng)系統(tǒng)進入深度休眠模式后，高速時鐘將停止，低速時鐘保持運行，UART仍可以進行正常的數(shù)據(jù)收發(fā)（波特率僅支持 2400 bps、4800 bps 和 9600 bps）。 要實現(xiàn)深度休眠模式下使用 UART 喚醒功能，需在進入深度休眠模式之前使能 UART 接收完成中斷（即設(shè)置 UARTx_IER.RC 為 1），數(shù)據(jù)接收完成時，接收完成中斷將喚醒MCU恢復(fù)到運行模式。

如果設(shè)置了傳輸時鐘 UCLK 來源為高速時鐘，當(dāng)系統(tǒng)進入深度休眠模式后，高速時鐘會停止運行，UAR不會接收數(shù)據(jù)。此時，仍可通過GPIO中斷喚醒 MCU，實現(xiàn)在深度休眠模式下接收數(shù)據(jù)，參考配置步驟如下：

步驟 1：使能 UARTx_RXD 對應(yīng)引腳的 GPIO 下降沿中斷；

步驟 2：設(shè)置 UARTx_CR1.START 為 1，選擇 RXD 信號起始位判定方式為低電平；

步驟 3：使能 UART 接收（即設(shè)置 UARTx_CR1.RXEN 為 1）；

步驟 4：進入深度休眠模式；

步驟 5：等待主機發(fā)送數(shù)據(jù)，產(chǎn)生 GPIO 下降沿中斷，喚醒 MCU；

步驟 6：關(guān)閉 RXD 對應(yīng)引腳的 GPIO 中斷功能，等待 RXD 接收完成。

二、實例演示

UART深度休眠模式示例（傳輸時鐘為LSI）

程序運行一段時間后進入深度休眠模式，PC發(fā)送數(shù)據(jù)可喚醒MCU，喚醒后UART輪詢接收數(shù)據(jù)，并存儲到TxRxBuffer緩沖區(qū)，UART接收到'n'后不再接收數(shù)據(jù)，然后將TxRxBuffer緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)回傳至PC。傳輸結(jié)束后，LED1閃爍5s，并再次進入深度休眠模式。

1.外設(shè)時鐘使能

void RCC_Configuration(void)
{
    InitTick(8000000); //復(fù)位后延時
    SysTickDelay(1000);
    RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6); //SYSCLK = HSI = 8MHz = HCLK = PCLK
    RCC_LSI_Enable();
    RCC_AHBPeriphClk_Enable(DEBUG_UART_GPIO_CLK | RCC_AHB_PERIPH_GPIOC, ENABLE);
    DEBUG_UART_APBClkENx(DEBUG_UART_CLK, ENABLE); //外設(shè)時鐘使能
}

2.配置GPIO

void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
    DEBUG_UART_AFTX; //UART TX RX 復(fù)用
    DEBUG_UART_AFRX;
    GPIO_InitStructure.Pins = DEBUG_UART_TX_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_Init(DEBUG_UART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.Pins = DEBUG_UART_RX_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP;
    GPIO_Init(DEBUG_UART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_3; //PC3 LED1
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_Init(CW_GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    PC03_SETLOW();
}

3.配置UART

void UART_Configuration(void)
{
    UART_InitTypeDef UART_InitStructure = {0};
    UART_InitStructure.UART_BaudRate = UARTyz_BaudRate; // 波特率
    UART_InitStructure.UART_Over = UART_Over_sp; // 專用采樣
    UART_InitStructure.UART_Source = UART_Source_LSI; // 傳輸時鐘源LSI
    UART_InitStructure.UART_UclkFreq = UARTyz_UclkFreq; // 傳輸時鐘UCLK頻率
    UART_InitStructure.UART_StartBit = UART_StartBit_FE; // 起始位判定方式
    UART_InitStructure.UART_StopBits = UART_StopBits_1; // 停止位長度
    UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Parity_No ; // 校驗方式
    UART_InitStructure.UART_HardwareFlowControl = UART_HardwareFlowControl_None;
    UART_InitStructure.UART_Mode = UART_Mode_Rx | UART_Mode_Tx; // 發(fā)送/接收使能
UART_Init(DEBUG_UARTx, &UART_InitStructure);
}

4.配置低功耗模式

void PWR_Configuration(void)
{
    PWR_InitTypeDef PWR_InitStructure = {0};//低功耗模式配置結(jié)構(gòu)體指針
    PWR_InitStructure.PWR_Sevonpend = PWR_Sevonpend_Disable;
    PWR_InitStructure.PWR_SleepDeep = PWR_SleepDeep_Enable; //Deep Sleep使能
    PWR_InitStructure.PWR_SleepOnExit = PWR_SleepOnExit_Disable;
    PWR_Config(&PWR_InitStructure);// 低功耗模式配置
}
void PWR_GotoLpmMode(void)//進入睡眠模式
{
    __WFI();
}

5.配置NVIC中斷

void NVIC_Configuration(void)
{
    NVIC_SetPriority(DEBUG_UART_IRQ, 0); //優(yōu)先級，無優(yōu)先級分組
    NVIC_EnableIRQ(DEBUG_UART_IRQ); //UARTx中斷使能
}
void UART2_UART5_IRQHandler(void)
{
if(UART_GetITStatus(CW_UART5, UART_IT_RC) != RESET)
    {
        UART_ClearITPendingBit(CW_UART5, UART_IT_RC);
}
}

6.發(fā)送8位數(shù)組

void UART_SendBuf_Polling(UART_TypeDef* UARTx, uint8_t *TxBuf, uint8_t TxCnt)
{
    while(TxCnt)
    {
        UART_SendData_8bit(UARTx, *TxBuf);
        while(UART_GetFlagStatus(UARTx, UART_FLAG_TXE) == RESET);
        TxBuf++;
        TxCnt--;
    }
    while(UART_GetFlagStatus(UARTx, UART_FLAG_TXBUSY) == SET);
}

7.接收8位數(shù)組

uint8_t UART_RecvBuf_Polling(UART_TypeDef* UARTx, uint8_t *RxBuf)
{
    uint8_t RxCnt = 0;
    RxBuf[RxCnt] = UART_ReceiveData_8bit(UARTx);
    RxCnt++;
    do
    {
        while(UART_GetFlagStatus(UARTx, UART_FLAG_RC) == RESET); //等待RC
        UART_ClearFlag(UARTx, UART_FLAG_RC); //清RC
        if(UART_GetFlagStatus(UARTx, UART_FLAG_PE|UART_FLAG_FE)) //ERROR: PE or FE
        {
            UART_ClearFlag(UARTx, UART_FLAG_PE|UART_FLAG_FE);
            RxCnt = 0x00;
        }
        else
        {
            RxBuf[RxCnt] = UART_ReceiveData_8bit(UARTx);
            RxCnt++;
        }
    }
    while(RxBuf[RxCnt-1] != 'n');
    return RxCnt;
}

8.主程序

int32_t main(void)
{
    RCC_Configuration();//配置RCC
    GPIO_Configuration();//配置GPIO
    UART_Configuration();//配置UART
    PWR_Configuration();//配置低功耗模式
    NVIC_Configuration();//配置NVIC
    InitTick(HCLKFREQ); //初始化SysTick
    RCC_WAKEUPCLK_Config(RCC_SYSCTRL_WAKEUPCLKDIS); //DeepSleep喚醒時，保持原系統(tǒng)時鐘來源
    UART_SendString(DEBUG_UARTx, "rnCW32L083 UART DeepSleep mode LSE/LSIrn");
    while(1)
    {
        //進入深度休眠模式
        UART_SendString(DEBUG_UARTx, "rnEnter DeepSleep modern");
        UART_SendString(DEBUG_UARTx, "rnPC send data to wake up MCUrn");
        UART_ITConfig(DEBUG_UARTx, UART_IT_RC, ENABLE); //使能UARTx RC中斷
        PWR_GotoLpmMode();
        UART_ITConfig(CW_UART5, UART_IT_RC, DISABLE); //失能UARTx RC中斷
        //喚醒后輪詢收發(fā)
        TxRxBufferSize = UART_RecvBuf_Polling(DEBUG_UARTx, TxRxBuffer);
        UART_SendBuf_Polling(DEBUG_UARTx, TxRxBuffer, TxRxBufferSize);
        for(int i = 0; i

	

	9.測試結(jié)果

	結(jié)果顯示，通過PC發(fā)送123456后喚醒MCU, 喚醒后UART輪詢接收數(shù)據(jù)，并存儲到TxRxBuffer緩沖區(qū)，UART接收到'n'后不再接收數(shù)據(jù)，然后將TxRxBuffer緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)回傳至PC收到123456。傳輸結(jié)束后，LED1閃爍5s，并再次進入深度休眠模式。