使用MM32F0270 LPUART从低功耗模式唤醒

周五, 14 一月 2022 - 13:59

在许多的工业与消费类应用中，越来越多的需要使用低功耗功能，使用外部串口数据通信发送命令来唤醒MCU。灵动微电子推出的MM32F0270系列，支持多种灵活的低功耗模式，支持LPUART的外设。

本文介绍了如何使用 MM32F0270的LPUART来实现通过接收外部UART的信号，触发MCU从Sleep/DeepSleep低功耗模式中唤醒。

1、MM32F0270 LPUART的简要介绍

LPUART 为低功耗通用异步收发器，相比标准的UART，其功耗极低，并支持在Sleep，DeepSleep模式运行以及唤醒芯片。

LPUART 工作时钟为32768Hz。通过配置LPUART 数据收发的最高支持波特率为9600。MM32F0270的LPUART 的时钟源仅支持LSE 32.768KHz，结合LSE的特性，LPUART 能够在所有电源模式（待机模式除外）下保持运行状态。

LPUART 可以支持MCU结合LPUART的接收特性，触发MCU从低功耗SLEEP/DeepSleep模式唤醒，实现非通信时的低功耗运行。

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2022-01/wen_zhang_/100556998-239543-1.png&…; alt=“图1 LPUART的功能框图"></center><center>图1 LPUART的功能框图</center>

2、LPUART 的功能特性

2.1 MM32的LPUART具有以下特性：

<ul><li>支持UART 帧格式的异步数据收发</li>

<li>支持DMA 请求（RUN 或LPRUN 模式下支持DMA，Sleep/DeepSleep 模式下不支持DMA）</li>

<li>全双工异步操作</li>

<li>工作时钟为32768Hz LSE 时钟或40KHz LSI 时钟，经过分频后波特率范围为300~9600</li>

<li>内置独立的1 字节发送和1 字节接收缓冲</li>

<li>发送和接收数据低位在前</li>

<li>一个起始位开始，后面接数据位，输出的数据长度可为7 位、8 位，最后为停止位。另外可选择是否有加奇偶校验位，奇偶校验位在数据位之后停止位之前。</li>

<li>支持硬件奇数或者偶数校验产生和侦测</li>

<li>支持信号接收和发送取反</li>

<li>支持Sleep/DeepSleep 模式进行数据收发</li></ul>

2.2 MM32F0270 LPUART中断

LPUART支持下面中断源：

<ul><li>接收缓冲溢出</li>

<li>奇偶校验错误</li>

<li>接收器检测到起始位</li>

<li>接收器检测到下降沿</li>

<li>接收器完整接收 1byte数据</li>

<li>接收器完整接收数据且与预设数据匹配</li>

<li>发送器数据完成发送</li>

<li>发送器缓冲空</li></ul>

2.3 MM32F0270 LPUART支持唤醒源

LPUART支持 Sleep/DeepSleep模式以下唤醒源：

<ul><li>接收器检测到下降沿唤醒</li>

<li>接收器检测到起始位唤醒</li>

<li>接收器 1字节接收完成唤醒</li>

<li>接收器 1字节数据接收并匹配唤醒</li></ul>

需要使用唤醒时，需要使能相应的中断外，还需配置EXTI 22使能相关的功能。

相关的寄存器与控制状态位的控制与查询，可以参考用户手册。

3、 LPUART 从Sleep/DeepSleep模式唤醒的软硬件设计

LPUART是如何控制配置实现接收UART数据，利用对方UART发送一个Byte中的START起始位，唤醒Sleep/DeepSleep模式的呢？

3.1在库函数版本的样例中可以通过如下顺序初始化LPUART

a. 使能SYSCFG ，PWR，BKP，LSE时钟，待LSE稳定，使能LPUART时钟；

<pre style="overflow-x:auto; background-color:#e9e9e9;"> RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_SYSCFG, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_PWR, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_BKP, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
DelayNop_Init();
DelayNop_Ms(100);
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET) {;}
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_LPUART1, ENABLE);</pre>

b. 配置LPUART的LPUART_InitTypeDef结构体中指定的参数；

选择时钟源为LSE 32.768KHz；

选择波特率为9600Bps，8个数据位，1个停止位，无校验位；

对应9600Bps的MDU匹配值为0x952;

<pre style="overflow-x:auto; background-color:#e9e9e9;"> LPUART_InitTypeDef init_struct;
LPUART_StructInit(&init_struct);
init_struct.LPUART_Clock_Source = 0;
init_struct.LPUART_BaudRate = LPUART_Baudrate_9600;
init_struct.LPUART_WordLength = LPUART_WordLength_8b;
init_struct.LPUART_StopBits = LPUART_StopBits_1;
init_struct.LPUART_Parity = LPUART_Parity_No;
init_struct.LPUART_MDU_Value = 0x952;
init_struct.LPUART_RecvEventCfg = LPUART_RecvEvent_Start_Bit;

LPUART_Init(LPUART1, &init_struct);</pre>

c. 使能LPUART接收中断

<pre style="overflow-x:auto; background-color:#e9e9e9;"> LPUART_ClearITPendingBit( LPUART1, LPUART_LPUIF_RXIF);
LPUART_ITConfig( LPUART1, LPUART_LPUCON_RXIE, ENABLE );</pre>

d. 设置LPUART中断向量

<pre style="overflow-x:auto; background-color:#e9e9e9;">void NVIC_LPUART_ConfigInit(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = LPUART1_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority = 1;
NVIC_Init( &NVIC_InitStruct);
}</pre>

e. 设置LPUART1复用的GPIO，复用到PA4&PA5；

<pre style="overflow-x:auto; background-color:#e9e9e9;">void LPUART1_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBENR_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);
}</pre>

f. 设定LPUART对应唤醒的EXTI参数

<pre style="overflow-x:auto; background-color:#e9e9e9;">void LPUART1_WKUP_Init(void)
{
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line22;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}</pre>

g. 中断相应处理函数

<pre style="overflow-x:auto; background-color:#e9e9e9;">void LPUART1_IRQHandler()
{
if(LPUART_GetFlagStatus(LPUART1, LPUART_LPUSTA_START)==SET) {
LPUART_ClearFlagStatus(LPUART1,LPUART_LPUSTA_START);
rxDataBuf[cnt++] = LPUART_ReceiveData(LPUART1);
if(cnt >= 10)
cnt_flag = 1;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line22);
}</pre>

3.2 实现Demo功能的主要函数代码：

<pre style="overflow-x:auto; background-color:#e9e9e9;">void LPUART_Function_Demo(void)
{
u8 temp, i;
u8 string1[] = "enter low power mode\n";
u8 string2[] = "wakeup from low power mode\n";
LPUART_Interrupt_wStart_Init();
LPUART_ClearITPendingBit( LPUART1, LPUART_LPUIF_RXIF);
LPUART_ITConfig( LPUART1, LPUART_LPUCON_RXIE, ENABLE );
NVIC_LPUART_ConfigInit();
LPUART_Cmd(LPUART1, ENABLE);
LPUartSendGroup(&(string1[0]),sizeof(string1));
LPUART1_WKUP_Init();
__WFI();
LPUartSendGroup(&(string2[0]),sizeof(string2));
while(1) {
temp = Input_Byte(LPUART1);
if(temp != 0) {
Output_Byte(LPUART1, temp);
}
}

}</pre>

配置好初始化LPUART收发的初始化操作后，发送“enter low power mode”；

进入Sleep/DeepSleep模式。

PC Side发送任意数据，LPUART收到PC side的数据后，MCU从Sleep/DeepSleep模式唤醒。

唤醒后继续执行LPUART发送程序，发送“wakeup from low power mode”到PC主机。

通过上述的步骤，简单的演示了MM32F0270的LPUART 接收数据，通过数据帧中的Start Bit唤醒MCU的功能。

Demo程序可登录MindMotion的官网下载MM32F0270 lib_Samples：

<a href="https://www.mindmotion.com.cn/products/mm32mcu/mm32f/mm32f_mainstream/M…;

工程路径如下：

~ MM32F0270_Samples\LibSamples\LPUART\

来源：<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/EiJSq1Q989wXxx8SrHvP-g">灵动MM32MCU </a>
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