STM32单片机唤醒机制揭秘：优化时序，提升功耗

# 1. STM32单片机唤醒机制概述

STM32单片机提供了一系列唤醒机制，允许设备从低功耗模式中唤醒。这些机制包括外部中断、定时器中断和串口通信中断。唤醒机制的选择取决于应用程序的特定需求，例如唤醒源的优先级、唤醒延迟和唤醒恢复时间。

本章将概述STM32单片机唤醒机制的类型和特点。我们将讨论不同唤醒源的优先级，以及唤醒时序的关键参数，包括唤醒延迟时间和唤醒恢复时间。

# 2. 唤醒机制的理论基础**

**2.1 唤醒源类型和优先级**

STM32单片机提供多种唤醒源，包括外部中断、内部中断、定时器和事件。每个唤醒源都有一个优先级，决定了它唤醒单片机时的顺序。

| 唤醒源类型 | 优先级 |
|---|---|
| 外部中断 | 最高 |
| 内部中断 | 中等 |
| 定时器 | 低 |
| 事件 | 最低 |

**2.2 唤醒时序分析**

唤醒时序是指单片机从低功耗模式唤醒到正常工作模式所需的时间。它包括两个主要部分：

**2.2.1 唤醒延迟时间**

唤醒延迟时间是指从唤醒源触发到单片机开始执行代码的时间。它由以下因素决定：

- **唤醒源类型：**外部中断的唤醒延迟时间最短，内部中断次之，定时器和事件最长。
- **低功耗模式：**不同的低功耗模式有不同的唤醒延迟时间。
- **系统时钟频率：**时钟频率越高，唤醒延迟时间越短。

**2.2.2 唤醒恢复时间**

唤醒恢复时间是指从单片机开始执行代码到所有外设和寄存器恢复到正常工作状态的时间。它由以下因素决定：

- **外设配置：**外设的配置会影响唤醒恢复时间。
- **数据缓存：**如果数据缓存被禁用，唤醒恢复时间会更长。
- **系统时钟频率：**时钟频率越高，唤醒恢复时间越短。

**代码块 2.1：唤醒延迟时间测量代码**

#include "stm32f1xx_hal.h"

uint32_t wakeup_delay_time = 0;

void main(void)
{
  // 进入低功耗模式
  HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);

  // 唤醒后测量唤醒延迟时间
  wakeup_delay_time = HAL_GetTick();
}

**逻辑分析：**

这段代码测量唤醒延迟时间。它进入低功耗模式，然后在唤醒后获取系统滴答计数器值。滴答计数器值与进入低功耗模式前的时间差就是唤醒延迟时间。

**参数说明：**

- `PWR_MAINREGULATOR_ON`：使用主稳压器进入低功耗模式。
- `PWR_SLEEPENTRY_WFI`：使用 WFI 指令进入低功耗模式。

**代码块 2.2：唤醒恢复时间测量代码**

#include "stm32f1xx_hal.h"

uint32_t wakeup_recovery_time = 0;

void main(void)
{
  // 进入低功耗模式
  HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);

  // 唤醒后测量唤醒恢复时间
  wakeup_recovery_time = HAL_GetTick();

  // 恢复外设和寄存器
  // ...

  // 再次测量唤醒恢复时间
  wakeup_recovery_time = HAL_GetTick() - wakeup_recovery_time;
}

**逻辑分析：**

这段代码测量唤醒恢复时间。它进入低功耗模式，然后在唤醒后获取系统滴答计数器值。它恢复外设和寄存器，然后再次获取系统滴答计数器值。两次滴答计数器值之间的差就是唤醒恢复时间。

**参数说明：**

- `PWR_MAINREGULATOR_ON`：使用主稳压器进入低功耗模式。
- `PWR_SLEEPENTRY_WFI`：使用 WFI 指令进入低功耗模式。

**表格 2.1：不同低功耗模式的唤醒延迟时间和唤醒恢复时间**

| 低功耗模式 | 唤醒延迟时间 | 唤醒恢复时间 |
|---|---|---|
| Sleep 模式 | 1-2 个时钟周期 | 1-2 个时钟周期 |
| Stop 模式 | 20-30 个时钟周期 | 20-30 个时钟周期 |
| Standby 模式 | 100-150 个时钟周期 | 100-1