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NBDK-L4：基础实验教程

添加323,817字节，2019年3月15日 (五) 14:07

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|-

|实验22-串口升级（bootloader）

|串口升级的bootloader程序，位于flash bank1|IAP使用（bootloader）

|-

|实验23-串口升级（app）

|串口升级的app程序，位于flash bank2|IAP使用（app）

|-

|实验24-低功耗待机

== 实验22-串口升级（bootloader） ==

串口升级IAP实验，给大家展示STM32L476如何利用bootloader功能进行串口升级程序。这个实验是搭配实验23-串口升级（app）一起使用的，主要的功能，一个是我们之前章节使用到的内部flash读写数据，另一个是超级终端以及Ymodem协议。

== ~~实验23~~= STM32L476 IAP简介 ===IAP是In Application Programming的首字母缩写，IAP是用户自己的程序在运行过程中对User Flash的部分区域进行烧写，目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口对产品中的[/baike.baidu.com/item/%E5%9B%BA%E4%BB%B6 固件]程序进行更新升级。通常在用户需要实现IAP功能时，即用户程序运行中作自身的更新操作，需要在设计固件程序时编写两个项目代码，第一个项目程序不执行正常的功能操作，而只是通过某种通信管道(如USB、[/baike.baidu.com/item/USART USART])接收程序或数据，执行对第二部分代码的更新；第二个项目代码才是真正的功能代码。这两部分项目代码都同时烧录在User Flash中，当芯片上电后，首先是第一个项目代码开始运行，它作如下操作： 1）检查是否需要对第二部分代码进行更新 2）如果不需要更新则转到4） 3）执行更新操作 4）跳转到第二部分代码执行第一部分代码必须通过其它手段，如[/baike.baidu.com/item/JTAG JTAG]或[/baike.baidu.com/item/ISP ISP]烧入；第二部分代码可以使用第一部分代码IAP功能烧入，也可以和第一部分代码一道烧入，以后需要程序更新是再通过第一部分IAP代码更新。对于STM32来说，因为它的中断向量表位于程序存储器的最低地址区，为了使第一部分代码能够正确地响应中断，通常会安排第一部分代码处于Flash的开始区域，而第二部分代码紧随其后。在第二部分代码开始执行时，首先需要把CPU的中断向量表映像到自己的向量表，然后再执行其他的操作。如果IAP程序被破坏，产品必须返厂才能重新烧写程序，这是很麻烦并且非常耗费时间和金钱的。针对这样的需求，STM32在对Flash区域实行读保护的同时，自动地对用户Flash区的开始4页设置为写保护，这样可以有效地保证IAP程序(第一部分代码)区域不会被意外地破坏。 ''''=== 硬件设计 ===选择STM32L4的电源控制。 ''''=== 实验准备 ===# 使用miniUSB线及10pin排线，通过Jlink仿真器连接PC端和开发板。# 使用miniUSB线，连接PC与开发板USB接口。# 使用Keil打开基础实验的实验24-低功耗待机。# 下载程序，并完成功能测试。 === 实验验证 ===下载完成后，实现现象分为如下几种情况： 1.PC5上拉高电平，此时按下复位按键重新启动程序，可以看到：LED先缓慢闪烁2次后，快速周期闪烁现象分析：程序上电检测到PC5为高电平，程序正常运行，模块没有进入低功耗待机模式。 2.PC5下拉低电平，此时按下复位按键重新启动程序，可以看到：LED缓慢闪烁2次后，停止闪烁现象分析：程序上电检测到PC5为低电平，模块进入低功耗待机模式。 3.先执行完现象2。然后我们将PC5上拉高电平唤醒模块，唤醒后PC5保持低电平，可以看到：LED缓慢闪烁2次后，停止闪烁现象分析：执行完现象2，模块进入低功耗待机模式后，我们利用PC5引脚上拉唤醒模块，程序重新从main()函数处重新启动，检测到PC5此时为低电平，模块重新进入到低功耗待机。 4.先执行完现象2。然后我们将PC5上拉高电平唤醒模块，唤醒后PC5保持高电平，可以看到：LED先缓慢闪烁2次后，快速周期闪烁现象分析：执行完现象2，模块进入低功耗待机模式后，我们利用PC5引脚上拉唤醒模块，程序重新从main()函数处重新启动，检测到PC5此时为高电平，程序正常运行，模块没有进入到低功耗待机模式。=== 源码详解 ===本节中的源码说明，仅针对此例程中的重要功能，详细的源码介绍请大家参照代码后的注释。 ==== stm32l4xx_hal_conf.h ====此文件位于“实验24-低功耗待机\Inc”路径中，主要用途是选择使能此例程使用到的库文件。此例程我们主要给大家展示STM32L4的电源控制部分，PWR宏定义是每个例程都需要使能的。<syntaxhighlight lang="c" line="1" start="103">// 使能的宏#define HAL_MODULE_ENABLED // 芯片#define HAL_FLASH_MODULE_ENABLED // Flash#define HAL_PWR_MODULE_ENABLED // 电源#define HAL_RCC_MODULE_ENABLED // 时钟#define HAL_CORTEX_MODULE_ENABLED // NVIC #define HAL_GPIO_MODULE_ENABLED // GPIO</syntaxhighlight> ==== main.c ====main函数，我们的例程由此处开始执行，首先调用HAL_Init()函数初始化我们的模块，接着调用SystemClock_Config()函数初始化此例程用到的时钟，具体有哪些时钟被初始化，在gyu_util.c部分有详细说明。接下来我们初始化了LED，在这个例程中LED是用于展示实验现象的。程序上电，或者从待机模式中唤醒重新启动，都会缓慢闪烁2次。而后程序如果没有进入待机模式，则LED 500ms周期闪烁。

int main(void)

{

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

// 重置所有外设、flash界面以及系统时钟

HAL_Init();

// 配置系统时钟（包含振荡器、系统时钟、总线时钟等等）

SystemClock_Config();

// 初始化LED

LED_Init();

// 控制LED闪烁2次，展示待机唤醒后会复位

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15);

HAL_Delay(1000);

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15);

HAL_Delay(1000);

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15);

HAL_Delay(1000);

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15);

// 进入待机模式，初始化唤醒引脚

WKUP_Init();

//

while (1)

{

HAL_Delay(500);

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15); // 控制LED引脚状态取反，LED闪烁

}

</syntaxhighlight>

==== gyu_util.c ====

请参照实验01中的介绍。

基础实验中的其他例程，大部分都是使用的相同的时钟配置函数，有特殊的时钟使用，将会在对应例程的源码详解中做针对性说明。

==== gyu_standby.c ====

系统进入待机模式的函数，在系统进入待机模式之前，为了将功耗降到最低，我们将复位所有的IO，禁止所有IO口的时钟，并且复位RTC和备份区域，为了后续能够通过唤醒引脚唤醒，我们使能一下唤醒引脚，最后调用系统函数进入待机模式。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="34">

void Sys_Enter_Standby(void)

{

__HAL_RCC_AHB2_FORCE_RESET(); // 复位所有IO口

__HAL_RCC_GPIOC_CLK_DISABLE();

__HAL_RCC_GPIOD_CLK_DISABLE();

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_DISABLE();

__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); // 使能PWR时钟

// 复位RTC和备份区域

__HAL_RCC_BACKUPRESET_FORCE(); // 复位备份区域

HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); // 后备区域访问使能

__HAL_RCC_BACKUPRESET_RELEASE(); // 备份区域复位结束

// 清楚唤醒标志位，设置唤醒引脚

HAL_PWR_DisableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN5); // 禁用WKUP唤醒，WKUP5 = PC5

__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU); // 清除Wake_UP标志

HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN5); // 设置WKUP用于唤醒，WKUP5 = PC5

HAL_PWR_EnterSTANDBYMode(); // 进入待机模式

}

</syntaxhighlight>PC5中断函数以及外部中断触发时的回调函数。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="58">

// EXTI line5 中断函数

void EXTI9_5_IRQHandler(void)

{

HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_5);

}

//******************************************************************

// fn : HAL_GPIO_EXTI_Callback

//

// brief : 外部中断回调函数

//

// param : GPIO_Pin-> 引脚编号

//

// return : none

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)

{

//

if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_5)

{

}

</syntaxhighlight>上电后检测PC5电平，用于判断是否进入低功耗待机的函数。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="89">

uint8_t PWR_Check_Standby(void)

{

if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_5)) // 采集PC5引脚电压

{

return 1;

}

else

{

return 0;

}

</syntaxhighlight>待机模式初始化函数，包含了对于唤醒引脚PC5的初始化和中断使能，最后根据检测的PC5电平判断是否进入低功耗待机模式。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="109">

void WKUP_Init(void)

{

// 定义GPIO结构体

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

// 使能GPIOC引脚时钟（引脚：PC5）

__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

// 配置按键引脚

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5; // 选择PC5

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING; // 上升沿中断触发

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN; // 下拉

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FAST; // 快速

HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); // 初始化引脚

// 配置PC5的上升沿中断，也就是EXTI line5

HAL_PWREx_EnableGPIOPullDown(PWR_GPIO_C, PWR_GPIO_BIT_5);

HAL_PWREx_EnablePullUpPullDownConfig();

HAL_NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn, 10, 0);

HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI9_5_IRQn);

// 检查是否是正常开机

if(PWR_Check_Standby()==0)

{

Sys_Enter_Standby(); // 不是开机，进入待机模式

}

</syntaxhighlight>

== 实验23-串口升级（app） ==

STM32L476芯片作为一颗低功耗的ST芯片，我们不能浪费了它的低功耗才能。在这一章和下一章我们将分别给大家展示一下他的两种常用的低功耗模式配置：待机模式、停止模式。

=== STM32L476 待机模式简介 ===

从下面的图上我们可以看出，STM32L476有多种运行模式，分别为：

• Run 运行模式

• Sleep 休眠模式

• Low-power run 低功耗运行模式

• Low-power sleep 低功耗休眠模式

• Stop0 停止模式0

• Stop1 停止模式1

• Stop2 停止模式2

• Standby 待机模式

• Shutdown 关机模式

[[文件:NBDK-DS-SLEEPMODE.png|边框|居中|无框|674x674像素]]

其中我们常用的低功耗模式为：Standby待机模式以及stop停止模式（因为这两种模式在实际的应用场景中比较实用）。

这一章节主要讲解Standby待机模式：

待机模式允许通过BOR实现最低功耗。它基于Cortex®-M4深度睡眠模式，禁用稳压器（保留SRAM2内容时除外）。 PLL，HSI16，MSI和HSE振荡器也被关闭。除了备份域和备用电路中的寄存器外，SRAM1和寄存器内容都会丢失。如果在PWR_CR3寄存器中设置了比特RRS，则可以保留SRAM2内容。在这种情况下，低功耗稳压器为ON，仅为SRAM2提供电源。BOR始终处于待机模式。当使用高于VBOR0的阈值时，消耗增加。

{| class="wikitable"

|+如何进出Standby待机模式（代码中的具体体现）

!进入Standby模式的流程

!退出Standby模式的流程

|-

|1.复位RTC和备份区域

2.清除唤醒标志，重新设置唤醒引脚

3.调用进入standby模式的函数

|1.唤醒引脚外部中断触发

2.程序从main()函数处重启

|}

{| class="wikitable"

|+STM32L476RC唤醒引脚说明

!WakeUP引脚编号

!对应引脚名称

|-

|PWR_CR3_EWUP1

|PA0

|-

|PWR_CR3_EWUP2

|PC13

|-

|PWR_CR3_EWUP3

|无

|-

|PWR_CR3_EWUP4

|PA2

|-

|PWR_CR3_EWUP5

|PC5

|}

''''

=== 硬件设计 ===

选择STM32L4的电源控制。

''''

=== 实验准备 ===

# 使用miniUSB线及10pin排线，通过Jlink仿真器连接PC端和开发板。

# 使用miniUSB线，连接PC与开发板USB接口。

# 使用Keil打开基础实验的实验24-低功耗待机。

# 下载程序，并完成功能测试。

=== 实验验证 ===

下载完成后，实现现象分为如下几种情况：

1.PC5上拉高电平，此时按下复位按键重新启动程序，可以看到：LED先缓慢闪烁2次后，快速周期闪烁

现象分析：程序上电检测到PC5为高电平，程序正常运行，模块没有进入低功耗待机模式。

2.PC5下拉低电平，此时按下复位按键重新启动程序，可以看到：LED缓慢闪烁2次后，停止闪烁

现象分析：程序上电检测到PC5为低电平，模块进入低功耗待机模式。

3.先执行完现象2。然后我们将PC5上拉高电平唤醒模块，唤醒后PC5保持低电平，可以看到：LED缓慢闪烁2次后，停止闪烁

现象分析：执行完现象2，模块进入低功耗待机模式后，我们利用PC5引脚上拉唤醒模块，程序重新从main()函数处重新启动，检测到PC5此时为低电平，模块重新进入到低功耗待机。

4.先执行完现象2。然后我们将PC5上拉高电平唤醒模块，唤醒后PC5保持高电平，可以看到：LED先缓慢闪烁2次后，快速周期闪烁

现象分析：执行完现象2，模块进入低功耗待机模式后，我们利用PC5引脚上拉唤醒模块，程序重新从main()函数处重新启动，检测到PC5此时为高电平，程序正常运行，模块没有进入到低功耗待机模式。

=== 源码详解 ===

本节中的源码说明，仅针对此例程中的重要功能，详细的源码介绍请大家参照代码后的注释。

==== stm32l4xx_hal_conf.h ====

此文件位于“实验24-低功耗待机\Inc”路径中，主要用途是选择使能此例程使用到的库文件。

此例程我们主要给大家展示STM32L4的电源控制部分，PWR宏定义是每个例程都需要使能的。<syntaxhighlight lang="c" line="1" start="103">

// 使能的宏

#define HAL_MODULE_ENABLED // 芯片

#define HAL_FLASH_MODULE_ENABLED // Flash

#define HAL_PWR_MODULE_ENABLED // 电源

#define HAL_RCC_MODULE_ENABLED // 时钟

#define HAL_CORTEX_MODULE_ENABLED // NVIC

#define HAL_GPIO_MODULE_ENABLED // GPIO

</syntaxhighlight>

==== main.c ====

main函数，我们的例程由此处开始执行，首先调用HAL_Init()函数初始化我们的模块，接着调用SystemClock_Config()函数初始化此例程用到的时钟，具体有哪些时钟被初始化，在gyu_util.c部分有详细说明。

接下来我们初始化了LED，在这个例程中LED是用于展示实验现象的。程序上电，或者从待机模式中唤醒重新启动，都会缓慢闪烁2次。而后程序如果没有进入待机模式，则LED 500ms周期闪烁。

int main(void)

{

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

// 重置所有外设、flash界面以及系统时钟

HAL_Init();

// 配置系统时钟（包含振荡器、系统时钟、总线时钟等等）

SystemClock_Config();

// 初始化LED

LED_Init();

// 控制LED闪烁2次，展示待机唤醒后会复位

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15);

HAL_Delay(1000);

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15);

HAL_Delay(1000);

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15);

HAL_Delay(1000);

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15);

// 进入待机模式，初始化唤醒引脚

WKUP_Init();

//

while (1)

{

HAL_Delay(500);

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_15); // 控制LED引脚状态取反，LED闪烁

}

</syntaxhighlight>

==== gyu_util.c ====

请参照实验01中的介绍。

基础实验中的其他例程，大部分都是使用的相同的时钟配置函数，有特殊的时钟使用，将会在对应例程的源码详解中做针对性说明。

==== gyu_standby.c ====

系统进入待机模式的函数，在系统进入待机模式之前，为了将功耗降到最低，我们将复位所有的IO，禁止所有IO口的时钟，并且复位RTC和备份区域，为了后续能够通过唤醒引脚唤醒，我们使能一下唤醒引脚，最后调用系统函数进入待机模式。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="34">

void Sys_Enter_Standby(void)

{

__HAL_RCC_AHB2_FORCE_RESET(); // 复位所有IO口

__HAL_RCC_GPIOC_CLK_DISABLE();

__HAL_RCC_GPIOD_CLK_DISABLE();

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_DISABLE();

__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); // 使能PWR时钟

// 复位RTC和备份区域

__HAL_RCC_BACKUPRESET_FORCE(); // 复位备份区域

HAL_PWR_EnableBkUpAccess(); // 后备区域访问使能

__HAL_RCC_BACKUPRESET_RELEASE(); // 备份区域复位结束

// 清楚唤醒标志位，设置唤醒引脚

HAL_PWR_DisableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN5); // 禁用WKUP唤醒，WKUP5 = PC5

__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU); // 清除Wake_UP标志

HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN5); // 设置WKUP用于唤醒，WKUP5 = PC5

HAL_PWR_EnterSTANDBYMode(); // 进入待机模式

}

</syntaxhighlight>PC5中断函数以及外部中断触发时的回调函数。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="58">

// EXTI line5 中断函数

void EXTI9_5_IRQHandler(void)

{

HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_5);

}

//******************************************************************

// fn : HAL_GPIO_EXTI_Callback

//

// brief : 外部中断回调函数

//

// param : GPIO_Pin-> 引脚编号

//

// return : none

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)

{

//

if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_5)

{

}

</syntaxhighlight>上电后检测PC5电平，用于判断是否进入低功耗待机的函数。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="89">

uint8_t PWR_Check_Standby(void)

{

if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_5)) // 采集PC5引脚电压

{

return 1;

}

else

{

return 0;

}

</syntaxhighlight>待机模式初始化函数，包含了对于唤醒引脚PC5的初始化和中断使能，最后根据检测的PC5电平判断是否进入低功耗待机模式。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="109">

void WKUP_Init(void)

{

// 定义GPIO结构体

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

// 使能GPIOC引脚时钟（引脚：PC5）

__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

// 配置按键引脚

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5; // 选择PC5

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING; // 上升沿中断触发

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN; // 下拉

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FAST; // 快速

HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); // 初始化引脚

// 配置PC5的上升沿中断，也就是EXTI line5

HAL_PWREx_EnableGPIOPullDown(PWR_GPIO_C, PWR_GPIO_BIT_5);

HAL_PWREx_EnablePullUpPullDownConfig();

HAL_NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn, 10, 0);

HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI9_5_IRQn);

// 检查是否是正常开机

if(PWR_Check_Standby()==0)

{

Sys_Enter_Standby(); // 不是开机，进入待机模式

}

</syntaxhighlight>

== 实验24-低功耗待机 ==

STM32L476芯片作为一颗低功耗的ST芯片，我们不能浪费了它的低功耗才能。在这一章和下一章我们将分别给大家展示一下他的两种常用的低功耗模式配置：待机模式、停止模式。

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