代码收藏家 STMicroelectronics 系列：STM32L1 系列_（18）.STM32L1系列典型应用案例
STM32L1系列典型应用案例
1. 低功耗模式的应用
1.1 低功耗模式概述
STM32L1系列单片机以其卓越的低功耗性能而著称，提供了多种低功耗模式，包括Sleep、Stop和Standby模式。这些模式分别适用于不同的应用场景，通过合理配置这些模式，可以在保持系统功能的同时显著降低功耗。
Sleep模式：CPU停止运行，但系统时钟仍在运行，适用于需要快速唤醒的应用。
Stop模式：CPU和大多数外设停止运行，系统时钟停止，适用于需要长时间低功耗的应用。
Standby模式：CPU和所有外设停止运行，系统时钟停止，功耗最低，适用于待机时间较长的应用。
1.2 Sleep模式的应用
1.2.1 原理
在Sleep模式下，CPU停止运行，但系统时钟仍在运行，这样可以在需要时快速唤醒系统。Sleep模式通过设置电源控制寄存器（PWR_CR）中的相应位来进入。例如，设置PWR_CR中的LPSDSR位可以进入低功耗深睡模式。
1.2.2 实例
假设我们需要在STM32L1单片机上实现一个温度监测系统，当温度低于某个阈值时，系统进入Sleep模式，当温度超过阈值时，系统自动唤醒并发送警报。
#include "stm32l1xx.h"
// 初始化温度传感器
void temp_sensor_init(void) {
// 配置GPIO和ADC
// 具体配置代码省略
}
// 获取温度值
uint16_t get_temperature(void) {
// 读取ADC值并转换为温度
// 具体转换代码省略
return temperature_value;
}
// 进入Sleep模式
void enter_sleep_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
// 进入Sleep模式
__WFI();
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化温度传感器
temp_sensor_init();
while (1) {
uint16_t temperature = get_temperature();
if (temperature < 20) {
// 温度低于阈值，进入Sleep模式
enter_sleep_mode();
} else {
// 温度超过阈值，发送警报
// 具体警报发送代码省略
}
}
}
1.3 Stop模式的应用
1.3.1 原理
在Stop模式下，CPU和大多数外设停止运行，系统时钟也停止，但保留RAM和寄存器的内容。Stop模式通过设置PWR_CR中的相应位来进入。例如，设置PWR_CR中的PDDS位可以进入Stop模式。
1.3.2 实例
假设我们需要实现一个电池管理系统，当电池电压低于某个阈值时，系统进入Stop模式以节省电能，当电池电压恢复时，系统自动唤醒并继续监测。
#include "stm32l1xx.h"
// 初始化电池电压监测
void battery_init(void) {
// 配置GPIO和ADC
// 具体配置代码省略
}
// 获取电池电压
uint16_t get_battery_voltage(void) {
// 读取ADC值并转换为电压
// 具体转换代码省略
return battery_voltage;
}
// 进入Stop模式
void enter_stop_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_PDDS;
// 选择低功耗模式
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;
// 进入Stop模式
__WFI();
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化电池电压监测
battery_init();
while (1) {
uint16_t voltage = get_battery_voltage();
if (voltage < 3000) {
// 电池电压低于阈值，进入Stop模式
enter_stop_mode();
} else {
// 电池电压正常，继续监测
// 具体监测代码省略
}
}
}
1.4 Standby模式的应用
1.4.1 原理
在Standby模式下，CPU和所有外设都停止运行，系统时钟也停止，但保留RTC、BKPSRAM和一些外设的寄存器内容。Standby模式通过设置PWR_CR中的相应位来进入。例如，设置PWR_CR中的PDDS位并使能RTC唤醒功能可以进入Standby模式。
1.4.2 实例
假设我们需要实现一个远程控制门锁系统，当系统长时间不活动时，进入Standby模式以节省电能，当接收到远程控制信号时，系统自动唤醒并执行解锁操作。
#include "stm32l1xx.h"
// 初始化RTC
void rtc_init(void) {
// 配置RTC
// 具体配置代码省略
}
// 初始化门锁控制
void lock_init(void) {
// 配置GPIO
// 具体配置代码省略
}
// 进入Standby模式
void enter_standby_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_PDDS;
// 使能RTC唤醒功能
RTC->CR |= RTC_CR_WUTIE;
// 选择低功耗模式
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;
// 进入Standby模式
__WFI();
}
// 门锁解锁
void unlock_door(void) {
// 执行解锁操作
// 具体解锁代码省略
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化RTC
rtc_init();
// 初始化门锁控制
lock_init();
while (1) {
// 检查是否有远程控制信号
if (check_remote_signal()) {
// 执行解锁操作
unlock_door();
// 重置RTC唤醒计数器
RTC->CR &= ~RTC_CR_WUTIE;
} else {
// 系统长时间不活动，进入Standby模式
enter_standby_mode();
}
}
}
2. 能量收集应用
2.1 能量收集原理
STM32L1系列单片机支持能量收集技术，可以利用环境中的能量（如光能、热能、振动能量等）为系统供电。通过配置低功耗外设和能量收集电路，可以在没有外部电源的情况下保持系统的运行。
2.2 实例
假设我们需要实现一个基于太阳能的能量收集系统，当太阳能板提供的能量足够时，系统正常运行并记录数据，当能量不足时，系统进入低功耗模式以节省电能。
#include "stm32l1xx.h"
// 初始化能量收集电路
void energy_harvest_init(void) {
// 配置GPIO和ADC
// 具体配置代码省略
}
// 获取太阳能板提供的能量
uint16_t get_energy_level(void) {
// 读取ADC值并转换为能量水平
// 具体转换代码省略
return energy_level;
}
// 记录数据
void log_data(void) {
// 记录数据到外部存储器
// 具体记录代码省略
}
// 进入低功耗模式
void enter_low_power_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
// 进入Sleep模式
__WFI();
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化能量收集电路
energy_harvest_init();
while (1) {
uint16_t energy = get_energy_level();
if (energy > 1000) {
// 能量足够，记录数据
log_data();
} else {
// 能量不足，进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
}
3. 低功耗通信应用
3.1 低功耗通信原理
STM32L1系列单片机支持多种低功耗通信接口，如USART、SPI、I2C等。通过合理配置这些接口，可以在保持通信功能的同时降低功耗。例如，使用USART的低功耗模式可以显著减少通信过程中的功耗。
3.2 实例
假设我们需要实现一个基于USART的低功耗无线通信系统，当接收到数据时，系统从低功耗模式中唤醒并处理数据，处理完成后重新进入低功耗模式。
#include "stm32l1xx.h"
// 初始化USART
void usart_init(void) {
// 配置USART
// 具体配置代码省略
}
// 处理接收到的数据
void process_data(uint8_t* data, uint16_t len) {
// 处理数据
// 具体处理代码省略
}
// 进入低功耗模式
void enter_low_power_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
// 进入Sleep模式
__WFI();
}
// USART中断处理函数
void USART1_IRQHandler(void) {
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {
uint8_t data;
USART_ReceiveData(USART1, &data);
// 处理数据
process_data(&data, 1);
// 重新进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化USART
usart_init();
while (1) {
// 系统进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
4. 低功耗定时器应用
4.1 低功耗定时器原理
STM32L1系列单片机提供多种低功耗定时器，如RTC、LPTIM等。这些定时器可以在低功耗模式下继续运行，用于唤醒系统或执行特定任务。通过合理配置这些定时器，可以在保持定时功能的同时降低功耗。
4.2 实例
假设我们需要实现一个低功耗定时器，每10秒唤醒系统并记录数据。
#include "stm32l1xx.h"
// 初始化RTC
void rtc_init(void) {
// 配置RTC
// 具体配置代码省略
}
// 记录数据
void log_data(void) {
// 记录数据到外部存储器
// 具体记录代码省略
}
// 进入低功耗模式
void enter_low_power_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
// 使能RTC唤醒功能
RTC->CR |= RTC_CR_WUTIE;
// 进入Sleep模式
__WFI();
}
// RTC中断处理函数
void RTC_IRQHandler(void) {
// 清除RTC中断标志
RTC->ISR &= ~RTC_ISR_WUTF;
// 记录数据
log_data();
// 重新进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化RTC
rtc_init();
while (1) {
// 系统进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
5. 低功耗传感器应用
5.1 低功耗传感器原理
STM32L1系列单片机支持多种低功耗传感器，如温度传感器、湿度传感器、加速度传感器等。通过合理配置这些传感器的采样频率和处理方式，可以在保持监测功能的同时降低功耗。
5.2 实例
假设我们需要实现一个基于温度传感器的低功耗环境监测系统，每30秒采样一次温度并记录数据。
#include "stm32l1xx.h"
// 初始化温度传感器
void temp_sensor_init(void) {
// 配置GPIO和ADC
// 具体配置代码省略
}
// 获取温度值
uint16_t get_temperature(void) {
// 读取ADC值并转换为温度
// 具体转换代码省略
return temperature_value;
}
// 记录数据
void log_data(uint16_t temperature) {
// 记录数据到外部存储器
// 具体记录代码省略
}
// 进入低功耗模式
void enter_low_power_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
// 使能RTC唤醒功能
RTC->CR |= RTC_CR_WUTIE;
// 进入Sleep模式
__WFI();
}
// RTC中断处理函数
void RTC_IRQHandler(void) {
// 清除RTC中断标志
RTC->ISR &= ~RTC_ISR_WUTF;
// 获取温度值
uint16_t temperature = get_temperature();
// 记录数据
log_data(temperature);
// 重新进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化温度传感器
temp_sensor_init();
// 初始化RTC
rtc_init();
while (1) {
// 系统进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
6. 低功耗PWM应用
6.1 低功耗PWM原理
PWM（脉冲宽度调制）是一种常用的信号控制方式，广泛用于电机控制、LED调光等应用。STM32L1系列单片机支持低功耗PWM功能，可以在低功耗模式下继续生成PWM信号。通过合理配置定时器和PWM输出，可以在保持PWM功能的同时降低功耗。
6.2 实例
假设我们需要实现一个低功耗PWM控制LED亮度的应用，当系统进入低功耗模式时，PWM信号仍然保持输出。
#include "stm32l1xx.h"
// 初始化PWM
void pwm_init(void) {
// 配置定时器和GPIO
// 具体配置代码省略
}
// 设置PWM占空比
void set_pwm_duty_cycle(uint16_t duty_cycle) {
// 设置PWM占空比
// 具体设置代码省略
}
// 进入低功耗模式
void enter_low_power_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
// 进入Sleep模式
__WFI();
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化PWM
pwm_init();
while (1) {
// 设置PWM占空比
set_pwm_duty_cycle(50);
// 系统进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
7. 低功耗触摸按键应用
7.1 低功耗触摸按键原理
触摸按键是一种常用的用户输入方式，广泛用于各种消费电子设备。STM32L1系列单片机支持低功耗触摸按键功能，可以在低功耗模式下检测触摸按键的状态。通过合理配置GPIO和触摸按键中断，可以在保持触摸按键功能的同时降低功耗。
7.2 实例
假设我们需要实现一个低功耗触摸按键应用，当检测到触摸按键被按下时，系统从低功耗模式中唤醒并执行相应操作。
#include "stm32l1xx.h"
// 初始化触摸按键
void touch_key_init(void) {
// 配置GPIO
// 具体配置代码省略
}
// 处理触摸按键中断
void GPIO_EXTI_IRQHandler(void) {
// 清除中断标志
GPIO_EXTI_ClearFlag(GPIO_EXTI_LINE_0);
// 处理触摸按键
// 具体处理代码省略
}
// 进入低功耗模式
void enter_low_power_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
// 使能GPIO中断
GPIO_EXTI_EnableInterrupt(GPIO_EXTI_LINE_0);
// 进入Sleep模式
__WFI();
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化触摸按键
touch_key_init();
while (1) {
// 系统进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
8. 低功耗蓝牙应用
8.1 低功耗蓝牙原理
低功耗蓝牙（BLE）是一种低功耗无线通信技术，广泛用于物联网设备。STM32L1系列单片机支持低功耗蓝牙功能，可以在低功耗模式下保持蓝牙通信。通过合理配置蓝牙模块和低功耗模式，可以在保持通信功能的同时降低功耗。
8.2 实例
假设我们需要实现一个低功耗蓝牙传感器节点，当接收到蓝牙命令时，系统从低功耗模式中唤醒并执行相应操作。
#include "stm32l1xx.h"
#include "ble.h"
// 初始化蓝牙模块
void ble_init(void) {
// 配置蓝牙模块
// 具体配置代码省略
}
// 处理蓝牙命令
void process_ble_command(uint8_t* command, uint16_t len) {
// 处理蓝牙命令
// 具体处理代码省略
}
// 进入低功耗模式
void enter_low_power_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
// 使能蓝牙唤醒功能
BLE_EnableWakeup();
// 进入Sleep模式
__WFI();
}
// 蓝牙中断处理函数
void BLE_IRQHandler(void) {
if (BLE_GetInterruptStatus(BLE_INT_RX_READY) != RESET) {
uint8_t command[20];
uint16_t len = BLE_ReadData(command, 20);
// 处理蓝牙命令
process_ble_command(command, len);
// 重新进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化蓝牙模块
ble_init();
while (1) {
// 系统进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
8.3 详细说明
初始化蓝牙模块：配置蓝牙模块的基本参数，如通信波特率、数据格式等。
处理蓝牙命令：当接收到蓝牙命令时，解析命令并执行相应的操作。
进入低功耗模式：配置PWR_CR寄存器，使能蓝牙唤醒功能，然后进入Sleep模式。
蓝牙中断处理函数：当蓝牙模块接收到数据时，触发中断，处理接收到的数据并重新进入低功耗模式。
9. 低功耗LCD显示应用
9.1 低功耗LCD显示原理
STM32L1系列单片机支持低功耗LCD显示功能，可以利用内部集成的LCD控制器在低功耗模式下显示数据。通过合理配置LCD控制器和低功耗模式，可以在保持显示功能的同时降低功耗。
9.2 实例
假设我们需要实现一个低功耗LCD显示系统，显示当前的温度值。当温度变化时，系统从低功耗模式中唤醒并更新LCD显示。
#include "stm32l1xx.h"
#include "lcd.h"
#include "temp_sensor.h"
// 初始化温度传感器
void temp_sensor_init(void) {
// 配置GPIO和ADC
// 具体配置代码省略
}
// 初始化LCD
void lcd_init(void) {
// 配置LCD控制器
// 具体配置代码省略
}
// 获取温度值
uint16_t get_temperature(void) {
// 读取ADC值并转换为温度
// 具体转换代码省略
return temperature_value;
}
// 更新LCD显示
void update_lcd(uint16_t temperature) {
char buffer[10];
sprintf(buffer, "Temp: %d C", temperature);
// 更新LCD显示
LCD_DisplayString(buffer);
}
// 进入低功耗模式
void enter_low_power_mode(void) {
// 配置PWR_CR寄存器
PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
// 使能温度传感器中断
ADC_EnableInterrupt();
// 进入Sleep模式
__WFI();
}
// 温度传感器中断处理函数
void ADC_IRQHandler(void) {
if (ADC_GetITStatus(ADC1, ADC_IT_EOC) != RESET) {
uint16_t temperature = get_temperature();
// 更新LCD显示
update_lcd(temperature);
// 重新进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
// 主函数
int main(void) {
// 初始化系统
SystemInit();
// 初始化温度传感器
temp_sensor_init();
// 初始化LCD
lcd_init();
while (1) {
// 系统进入低功耗模式
enter_low_power_mode();
}
}
9.3 详细说明
初始化温度传感器：配置GPIO和ADC，以便读取温度值。
初始化LCD：配置LCD控制器，设置显示参数。
获取温度值：读取ADC值并转换为温度。
更新LCD显示：将温度值格式化为字符串并更新LCD显示。
进入低功耗模式：配置PWR_CR寄存器，使能温度传感器中断，然后进入Sleep模式。
温度传感器中断处理函数：当ADC转换完成时，触发中断，获取温度值并更新LCD显示，然后重新进入低功耗模式。
通过这些应用案例，可以看出STM32L1系列单片机在低功耗方面的强大功能。合理配置低功耗模式和外设，可以显著延长系统的工作时间，减少能耗，适用于各种需要长时间运行的低功耗应用场景。
作者：kkchenkx
