YIQI-EVB-01 开发板（裸系统）低功耗演示(2019年1月5日更新)

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jiekechoo 发表于 2019/01/05 12:24:23 2019/01/05
【摘要】 ***本例程只演示裸系统工程，不接外部任何传感器，不使用NB模组，便于读者从开始了解低功耗的工作模式和实际功耗体验。更高级的功能演示将在后期逐步推出，敬请期待！***一、准备工作1.1、硬件准备序号设备参考说明备注1YIQI-EVB-01 开发板套件端到端物联网开发板套件，支持NB-IoT 全套实验购买链接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r...

***本例程只演示裸系统工程，不接外部任何传感器，不使用NB模组，便于读者从开始了解低功耗的工作模式和实际功耗体验。更高级的功能演示将在后期逐步推出，敬请期待！***


一、准备工作

1.1、硬件准备

序号设备参考说明备注
1YIQI-EVB-01 开发板套件端到端物联网开发板套件，支持NB-IoT 全套实验
购买链接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.77.426666c4mfzpap&id=578592799993&ns=1&abbucket=10#detail
2直流稳压器5位电流显示 30V5A可调直流稳压电源 电脑笔记本手机维修 0.1毫安（100uA）参考购买链接：https://detail.tmall.com/item.htm?id=38850198077&spm=a1z09.2.0.0.2e662e8dBV5kBS&_u=515ak3pbf35&skuId=54593167030
3
数字万用表uA级万用表，一般的万用表都能支持
参考购买链接：https://detail.tmall.com/item.htm?spm=a230r.1.14.20.27466f2bj3D4cL&id=9865787128&ns=1&abbucket=10
4辅材杜邦线，传感器，电池，跳帽，等等


1.2、软件准备

序号软件说明备注
1STM32CubeMX4.0以上，推荐5.0.1，用于图形化创建工程。https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html
2SW4STM32
推荐V2.7版本，也可以在eclipse中自行安装。用于开发应用程序。
http://www.openstm32.org
3STM32 ST-LINK Utility（可选）
V4.0.0以上，用于手动下载程序到开发板。https://www.st.com/en/development-tools/stsw-link004.html


1.3、知识准备

  1. 嵌入式知识，如：硬件识别，连接线，传感器，IIC，SPI，UART等等；

  2. C语言知识，用于开发基础嵌入式程序；

  3. STM32 标准库函数和HAL库函数知识，用于开发基于ST MCU芯片的程序；

  4. eclipse 集成开发环境基础使用，如：编译程序，烧写程序等等。（搜索引擎搜索关键字：eclipse 开发STM32 ）；

  5. NB-IoT 基础知识，用于调试NB-IoT模组，本例程用海思系列NB模组，可以参考上海移远公司官方文档；

  6. 华为OceanConnect IoT 平台知识，用于数据传输和获取；

  7. 其他高级特性所需知识。

二、项目工程管理

2.1、STM32CubeMX创建工程

选择本开发板对应的MCU，创建工程：Start Project

image.png


（可选项）勾选晶振，外部高速低速在板子上都支持了。

image.png


配置时钟，启用8MHz外部晶振，采用PLL倍频方式，全速运行32MHz

image.png


项目管理器配置，文件位置，Toolchian / IDE 类型，我们用SW4STM32

image.png


配置代码生成器，生成代码

image.png


生成完毕，目录结构如下

image.png


2.2、SW4STM32编译烧写

导入刚刚生成的工程

101727ted6ikvriwb4sjzu.png


选择路径

101727149ruw7pf58l15sa.png


选择已存在的项目

101727aqejekkdecghib1p.png


导入成功后，目录如下

101727svaivddz6sjamxol.png


编译工程，成功

101727sq3ighuvuzfcbat8.png


配置烧写功能，选择Debug Configurations...

101727gvsc887fqq0rjaca.png


在Debugger中将Mode Setup中Rest Mode改成：Software system reset

1017284ov1bj3b7nijrozr.png


在Stratup中，将Reset and Delay 和 Halt 勾选取消，Apply后保存

101728jiuxezzoywyfpmzn.png


将ST-LINK连接到开发板，注意线序，然后烧写到设备中

101728gchwgjm3uuz3mkpc.png


选择Debug 模块，选中“Reset after program”，OK点击后，开始烧写

101728uxv0q3tcodaswmea.png


烧写（下载）成功，会看到如下提示信息。

101728iwymud9skdpbo5wu.png


三、低功耗测试

本例程采用RTC+STOP模式，所以需要开启RTC功能。

3.1、开启RTC

image.png


3.2、代码例程

main.c

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/* USER CODE END Header */
 
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "rtc.h"
#include "gpio.h"
 
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
 
/* USER CODE END Includes */
 
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
 
/* USER CODE END PTD */
 
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
 
/* USER CODE END PD */
 
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
 
/* USER CODE END PM */
 
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
 
/* USER CODE BEGIN PV */
 
/* USER CODE END PV */
 
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
void SystemClockConfig_STOP(void);
void SystemPower_Pre_STOP(void);
void SystemPower_Post_STOP(void);
/* USER CODE END PFP */
 
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
 
/* USER CODE END 0 */
 
/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
 
  /* USER CODE END 1 */
 
  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
 
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();
 
  /* USER CODE BEGIN Init */
 
  /* USER CODE END Init */
 
  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();
 
  /* USER CODE BEGIN SysInit */
 
  /* USER CODE END SysInit */
 
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_RTC_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
 
    //开启低功耗模式
    HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();
    HAL_PWREx_EnableFastWakeUp();
 
  /* USER CODE END 2 */
 
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1) {
    /* USER CODE END WHILE */
 
    /* USER CODE BEGIN 3 */
 
        //重置RTC服务
        HAL_RTCEx_DeactivateWakeUpTimer(&hrtc);
 
        //重要！！！！关闭与NB通讯的串口，如有必要
        //SystemPower_Pre_STOP();
 
        //开启RTC唤醒中断
        HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc, 0xffff,
        RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16);
 
        //进入低功耗模式STOP
        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
 
        //重要！！！！打开与NB通讯的串口，如有必要
        //SystemPower_Post_STOP();
 
        //退出STOP模式后重新初始化时钟
        SystemClockConfig_STOP();
 
        //延时几秒
        HAL_Delay(5000);
    }
  /* USER CODE END 3 */
}
 
/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};
 
  /**Configure the main internal regulator output voltage 
  */
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE|RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL8;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLDIV = RCC_PLL_DIV2;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
 
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_RTC;
  PeriphClkInit.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSE;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}
 
/* USER CODE BEGIN 4 */
 
/**
 * @brief  Configures system clock after wake-up from STOP: enable HSI, PLL
 *         and select PLL as system clock source.
 * @param  None
 * @retval None
 */
void SystemClockConfig_STOP(void) {
    RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = { 0 };
    RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = { 0 };
 
    /* Enable Power Control clock */
    __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE()
    ;
 
    /* The voltage scaling allows optimizing the power consumption when the device is
     clocked below the maximum system frequency, to update the voltage scaling value
     regarding system frequency refer to product datasheet.  */
    __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
 
    /* Poll VOSF bit of in PWR_CSR. Wait until it is reset to 0 */
    while (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_VOS) != RESET) {
    };
 
    /* Get the Oscillators configuration according to the internal RCC registers */
    HAL_RCC_GetOscConfig(&RCC_OscInitStruct);
 
    /* After wake-up from STOP reconfigure the system clock: Enable HSI and PLL */
    RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE
            | RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
    RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL8;
    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLDIV = RCC_PLL_DIV2;
 
    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {
        Error_Handler();
    }
 
    /* Select PLL as system clock source and configure the HCLK, PCLK1 and PCLK2
     clocks dividers */
    RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK;
    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK) {
        Error_Handler();
    }
}
 
/**
 * 进入低功耗模式前处理
 */
void SystemPower_Pre_STOP(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
 
    /*Configure GPIO pin : USART1=> PA9, PA10 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
 
}
/**
 * 退出低功耗模式后处理
 */
void SystemPower_Post_STOP(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
 
    /*Configure GPIO pin : USART1=> PA9, PA10 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
 
}
/* USER CODE END 4 */
 
/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
    /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
 
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
 
#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{ 
  /* USER CODE BEGIN 6 */
    /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
 
/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/


其中，0xffff，内部RTC最大16位，大概32s时间，要延长唤醒时间，需要做一个循环。

1
2
3
//开启RTC唤醒中断
        HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc, 0xffff,
        RTC_WAKEUPCLOCK_RTCCLK_DIV16);


**注意** 由于初始化时，所有的IO都设置成模拟输入，所以SWD下载口也被禁用了，所以，下载程序指令下达后，要按住开发板RESET键不放，灯ST-LINK指示灯开始闪烁，松开按键，即可下载程序。

3.3、测试验证结果

实验验证，3.3V和4.2V时功耗一致。

4.2V供电：

image.pngimage.png


3.3V供电：

image.pngimage.png



四、优化建议

我们发现裸系统情况下，没有任何传感器挂在，功耗也在240uA，是不是有点高了？的确，经过我们分析，是由于开发板上的LDO不够紧密，具体可以参考下面的帖子：【亿琪软件】NB-IoT 终端设备低功耗--硬件设计（2018.12.20更新），里面有硬件设计的详细内容。

五、源代码下载

GitHub：https://github.com/jiekechoo/yiqi-evb-01-lowpower


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