2021年08月20日 | 【玩转STM32】：低功耗定时器LPTIM应用

目标实现：使用LPTIM1，在低功耗stop模式下定时1s，1s后将STM32从stop模式唤醒，并且点亮LED灯

1 LPTIM 介绍

LPTIM，顾名思义，即低功耗定时器的意思，与普通定时器的差别是LPTIM在睡眠或者停机模式下依然可以工作（待机模式除外），支持低速时钟 LSI、 LSE 或者外部输入时钟。LPTIM是低功耗产品在低功耗功耗模式下定时的不二之选

• 支持芯片：并不是STM32的所有芯片都有LPTIM这个外设，，从官方资料可知，支持LPTIM的芯片有：STM32F410、STM32F413/423、STM32F7系列, STM32G0系列, STM32H7系列, STM32L0系列, STM32L4系列, STM32L4+系列, STM32L5系列, STM32WB系列

  

• STM32L431芯片手册对LPTIM的介绍

  

2 LPTIM 功能

LPTIM 低功耗定时器有以下 6 种模式：

• 单脉冲模式

• PWM 模式

• 单次模式：在此模式下，当满足匹配条件时，输出可以切换高低电平（如果输出极性配置为高，则为低电平至高电平变化，反之亦然）

• 编码器模式

• 超时模式：有效的边沿触发输入可复位定时器。第一个触发事件将启动计时器，任何连续触发事件将重置计 数器并重新开始。

• 计数器模式：计数器可用于计算来自 Input1 的外部事件或用于计算内部时钟周期

主要有以下三个使用场景，本文将介绍LPTIM超时唤醒的应用：

• Asynchronous pulse counter in Stop mode（异步脉冲计数）

• PWM generator in Stop mode（PWM输出）

• Timeout wakeup mode（超时唤醒）

3 LPTIM初始化结构体

介绍下LPTIM初始化结构体各个参数的含义及配置

3.1 Clock

• Clock用于设置时钟源和时钟分频

• 其中，时钟源参数 Source 可以选择如下两种：

• #define LPTIM_CLOCKSOURCE_APBCLOCK_LPOSC ((uint32_t)0x00U) 表示 LPTIM 由内部时钟源（APB 时钟或 APB 或 LSE、 LSI 和 HSI 等）提供时钟

• #define LPTIM_CLOCKSOURCE_ULPTIM LPTIM_CFGR_CKSEL 表示 LPTIM 由外部时钟源通过 LPTIM 外部 Input1 提供时钟

• Prescaler 时钟分频参数则可以选择八种，有1、2、4、8、16、32、64、128分频：

3.2 UltraLowPowerClock

• UltraLowPowerClock参数仅在使用超低功耗时钟源时使用，用于设置所选择的外部时钟

• 其中，时钟极性参数 Polarity 用于选择有效的时钟极性，如果使能了双边沿，Auxiliary Clock（一种低功耗振荡器）必须处于激活状态

• SampleTime 参数用于配置时钟干扰滤波器

3.3 Trigger

• Trigger 用于配置触发参数

• 其中，Source 参数配置触发源，可选配置如下：

• ActiveEdge 参数用于设置有效的触发边沿，可以选择上升沿，下降沿或者双边沿触发

• SampleTime参数配置采样时间

3.4 OutputPolarity

• OutputPolarity 用于配置输出极性，可选择高电平或者低电平输出

3.5 UpdateMode

• UpdateMode用于配置是否立即更新自动重装寄存器和比较寄存器，可以选择立即更新，或者当前周期结束后更新

3.5 CounterSource

• CounterSource用于配置定时器计数器在每个内部事件或者外部事件后递增计数，可以选择内部或者外部

3.6 Input1Source

• Input1Source用于配置 Input1 的输入源，可以选择 GPIO，比较器输出或者 SAI FSA/FSB

3.7 Input2ource

• Input2ource用于配置 Input2 的输入源，可以选择 GPIO 和比较器（注意：此参数仅用于编码器模式）

3 LPTIM 超时唤醒应用

需求：使用LPTIM1，在低功耗stop模式下定时1s，1s后将STM32从stop模式唤醒，并且点亮LED灯

3.1 LPTIM1时钟初始化

• 配置LPTIM1时钟为LSE，即外部低速时钟32768Hz，也可配置为内部低速时钟LSI，修改对应配置即可

RCC_PeriphCLKInitTypeDef RCC_PeriphCLKInitStruct = {0};
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE;
RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct)!= HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPTIM1;
RCC_PeriphCLKInitStruct.Lptim1ClockSelection = RCC_LPTIM1CLKSOURCE_LSE;
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct);

3.2 LPTIM1初始化

• 按上面概述的参数配置，对LPTIM1进行配置如下

LPTIM_HandleTypeDef hlptim1;

void MX_LPTIM1_Init(void)

{

  hlptim1.Instance = LPTIM1;

  hlptim1.Init.Clock.Source = LPTIM_CLOCKSOURCE_APBCLOCK_LPOSC;  //选择内部时钟源

  hlptim1.Init.Clock.Prescaler = LPTIM_PRESCALER_DIV64;           //设置LPTIM时钟分频

  hlptim1.Init.Trigger.Source = LPTIM_TRIGSOURCE_SOFTWARE;                        //设置软件触发

  hlptim1.Init.Trigger.ActiveEdge = LPTIM_ACTIVEEDGE_RISING;                      //设置上升沿触发

  hlptim1.Init.Trigger.SampleTime = LPTIM_TRIGSAMPLETIME_DIRECTTRANSITION;        //设置时钟干扰滤波器

  hlptim1.Init.OutputPolarity = LPTIM_OUTPUTPOLARITY_HIGH;     //设置输出高电平

  hlptim1.Init.UpdateMode = LPTIM_UPDATE_IMMEDIATE;            //比较寄存器和ARR自动重载寄存器选择更改后立即更新

  hlptim1.Init.CounterSource = LPTIM_COUNTERSOURCE_INTERNAL;   //LPTIM计数器对内部时钟源计数

  hlptim1.Init.Input1Source = LPTIM_INPUT1SOURCE_GPIO;         //外部输入1，本配置未使用

  hlptim1.Init.Input2Source = LPTIM_INPUT2SOURCE_GPIO;         //外部输入2，本配置未使用

  if (HAL_LPTIM_Init(&hlptim1) != HAL_OK)

  {

    while (1)

    {

      Error_Handler(__FILE__, __LINE__);

    }

  }

}

• 当 HAL_LPTIM_Init（）运行时会调用 HAL_LPTIM_MspInit（）函数，这是一个虚函数，还需要我们重新定义，开启LPTIM时钟及 LPTIM1_IRQn 初始化

void HAL_LPTIM_MspInit(LPTIM_HandleTypeDef* hlptim)
{
  if(hlptim->Instance==LPTIM1)
  {
    /* Peripheral clock enable */
    __HAL_RCC_LPTIM1_CLK_ENABLE();

    /* Peripheral interrupt init */
    HAL_NVIC_SetPriority(LPTIM1_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(LPTIM1_IRQn);
  }
}

3.3 中断函数

• 编写中断回调函数，当定时时间到，点亮LED灯

void LPTIM1_IRQHandler(void)
{
  HAL_LPTIM_IRQHandler(&hlptim1);
}

void HAL_LPTIM_CompareMatchCallback(LPTIM_HandleTypeDef *hlptim)
{
  /* Timeout was reached, turn on LED */
  BSP_LED_On();
}

3.4 开启定时器

• 开启定时器及进入stop模式

#define PERIOD  65535
#define PULSE  32767 
HAL_LPTIM_TimeOut_Start_IT(&hlptim1, PERIOD, PULSE);

HAL_PWREx_EnterSTOP2Mode(PWR_STOPENTRY_WFI);

• 第1个参数是 LPTIM_HandleTypeDef 类型结构体指针变量

• 第2个参数是低功耗定时器的周期配置，范围 0 – 0xFFFF。

• 第3个参数是低功耗定时器的超时时间配置，范围 0 -0xFFFF。

• 返回值，返回 HAL_ERROR 表示配置失败，HAL_OK 表示配置成功，HAL_BUSY 表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT 表示时间溢出

• 超时时间由 Compare 寄存器决定，即第3个参数，超时配置用不到第2个参数

• 超时时间计算方式：timeout = (Compare + 1) / LSE_Frequency，如配置Compare = 32767，LSE = 32768Hz，则超时时间为1s

4 踩坑记录

• 在使用官方例程的时候，不能触发定时中断，将触发源由 LPTIM_TRIGSOURCE_0 改为 LPTIM_TRIGSOURCE_SOFTWARE

• 移植官方例程时，未在 stm32l4xx_hal_conf.h 文件内打开LPTIM 外设的宏定义，导致一直报错

  

• 配置定时时间时候，未注意到参数范围是 0 -0xFFFF ，导致达不到自己想要的定时时间,最大可配置为65535,在Prescaler参数配置为 LPTIM_PRESCALER_DIV1 1分频的时候，超时时间最大为（65535+1）/32768 = 2s