STM32系统外设入门 LPBAM入门（Project MX）

LPBAM入门

本文介绍了 LPBAM 功能、何时以及如何使用它，并提供了代码示例。

内容↑

[隐藏]

1LPBAM简介1.1定义1.2好处1.3智能运行域（SRD）1.4支持LPBAM的外设
2如何使用LPBAM驱动LPGPIO2.1方框图2.2目标2.3STM32CubeMX LPBAM配置2.3.1LPBAM 方案和配置2.3.2场景队列构建2.4代码配置2.4.1编译和烧录2.5功耗测量
3如何使用 LPBAM 进行 I2C 或 SPI 传输
4如何使用LPBAM进行ADC或DAC转换
5如何使用LPBAM进行LPTIM PWM比率更改，输入捕获，脉冲计数器
6引用

1LPBAM简介↑1.1定义↑

LPBAM代表低功耗背景自主模式。它是 STM32U5 产品系列中提供的一种操作模式，允许外围设备在停止 2 模式下独立于器件电源模式运行和自主运行，而无需运行任何软件。

LPBAM 子系统可以通过 DMA 链表传输链接不同的操作。
DMA 操作可能与以下方面相关：

外设数据传输
外设重新配置

1.2好处↑

使用LPBAM子系统机制有两个主要优点：

功耗优化：

总线时钟和内核时钟仅在需要时分发。
大部分产品部件都可以关闭。
模拟外设或振荡器仅在必要时才上电。

CPU 带宽被卸载：

外设配置由 DMA 而不是 CPU 完成。
数据传输由 DMA 而不是 CPU 完成。

1.3智能运行域（SRD）↑

STM32U5分为两个域：CPU 域（CD）和 SmartRun 域（SRD）

SRD 架构依赖于 DMA，允许在低功耗模式下自主运行，直至停止 2。该架构还具有一个 32 位 AHB 总线矩阵，可互连：

两位大师：AHB主总线矩阵
LPDMA1（具有一个主端口的低功耗 DMA）
两个奴隶：AHB3 外设，包括连接到 APB3 的 AHB 到 APB 桥接器
内部SRAM4

信息

SRAM4 是唯一可由 LPDMA1 访问的 SRAM。

LPBAM是一种操作模式，允许外设独立于电源模式自主运行，无需运行任何软件。
LPBAM 在 Stop 2 模式下受支持。
因此，自主外设可以请求其时钟（内核或总线时钟），然后可以在停止模式下保持功能，默认情况下禁用时钟以减少功耗（LSE 和 LSI 低功耗低速振荡器除外）。
下表列出了支持 LPBAM 的所有外设。

要按照此示例进行操作，您需要一个 NUCLEO-U575 板。
在开始动手操作之前，请确保您已安装以下软件：

此示例的目的是在低功耗域中驱动 GPIO 引脚（PA1），该引脚由具有两个不同频率的低功耗定时器 LPTIM 触发，该链表由 DMA 控制。

然后通过按下“否”按钮选择“启动没有外设初始化的项目”。为了避免生成无用的项目代码，稍后会初始化所需的外设。

要在停用 TrustZone® 时构建 LPBAM 应用程序，请执行以下操作：

STM32CubeMX工具入口点始终是标准视图。建议打开项目管理器并保存主项目。对于此应用程序：

此时，项目已配置完毕，IOC 文件将保存在所选路径下。为了提高系统性能，建议在单向配置中启用 ICACHE 外设。为此，请单击“系统核心”菜单，然后单击“ICACHE”外围设备，并将“模式”更改为“1 路（直接映射缓存）”。

在此应用中，我们使用 LED（PC7 为 LED 蓝色，PG2 为 LED 红色，PB7 为 LED 绿色）来观察项目运行时状态，并使用用户按钮引脚（PC13）作为带有外部中断的输入。

要达到最高性能，请在“时钟配置”中，将系统时钟配置为最高值。 PLL 1 配置如下：

此时，主项目系统已配置完成。在下一步中，我们将构建“LPGPIO driving”应用程序。点击“LPBAM场景和配置”面板

单击“ 添加应用程序”选项以添加 LPBAM 应用程序添加 LPBAM 应用程序
时，STM32CubeMX 工具会显示 LBPAM 视图。至于标准视图，它包含“LPBAM场景和配置”，“引脚排列和配置”和“时钟配置”面板。

要达到硬件目标的最低功耗，您需要通过 PWR 外围设备关闭所有未使用的资源。为此，请执行以下操作：

下一步是配置 DMA 通道，以确保传输 LPTIM 信号以触发 LPGPIO。
在 LPBAM 模式下，DMA 通道必须配置为链表模式。

当 DMA 传输在无限循环中完成时，DMA 通道执行模式应配置为循环模式：

接下来，转到“NVIC 设置”并启用“LPDMA1 SmartRun Channel 0 global interrupt”。

所有 LPBAM 外设（LPGPIO、LPDMA1、LPTIM）现在都已配置完毕，可用于场景队列构建。

要修改 Period and Repetition 计数器的值，如下图所示，请单击此图标

在“用户常量”面板中，单击“添加”并创建三个“常量”：

此时，LPTIM只需要LPTIM时钟配置，就可以生成PWM信号。
在时钟配置中，选择 LSE 作为 LPTIM1 时钟源：

STEP1：第一个节点的 LPTIM1 配置顺序如下：
1. 转到 LPTIM1 并单击“开始”前面的“ ”。
2. 将函数名称更改为“Start_1”。
3. 将启动模式更改为“连续模式”。
5. 在“触发器配置”下，将“函数执行是”保留为“不受触发器限制”。

STEP2：为第二个节点配置LPTIM1配置序列，如下所示： 1. 进入LPTIM1，
点击PWM前面的“ ”。
2. 将函数名称更改为“PWM_1”。
3. 启用周期更新状态并插入 3270 作为周期值。
4. 启用脉冲更新状态并插入 1630 作为脉冲值。
5. 在“触发器配置”下，将“函数执行是”保留为“不受触发器限制”。

STEP3：我们配置由前一个LPTIM信号触发的LPGPIO，周期为100毫秒，我们创建两个节点;一个用于设置，另一个用于重置。

1. 转到LPGPIO1，然后单击“Write Pin”前面的“ ”。
2. 将函数名称更改为“Write_Pin_1”。
3. 选择 PA1 作为引脚名称。
4. 选择 Set as the pin State（设置为引脚状态）。
5. 在“触发配置”下，将“功能执行是”从“不受触发器调节”更改为“在硬件信号的上升沿触发”。
6. 将“触发硬件信号是”从“EXTI line 0”更改为“LPTIM CH1”。

第 4 步：对于第二个节点，仅执行以下更改：
1. 将函数名称更改为“Write_Pin_2”。
2. 选择 Reset （重置）作为引脚状态。
3. 将函数执行更改为“在硬件信号的下降沿触发”。
4. 将“触发硬件信号是”从“EXTI line 0”更改为“LPTIM CH1”。

现在，我们将 LPTIM1 配置为 50 毫秒周期来触发 LPGPIO，我们选择将 LPTIM 配置为 2 个不同的频率以显示队列的独立性。
为此，请重复步骤 2、3 和 4，并仅更改步骤 2 中的周期和脉冲值，如下所示：

现在，单击队列“GPIOstate”并选中循环模式，因此将队列置于一段时间（1）循环中，然后将箭头拖动到 LPTIM1： PWM_1 节点。
按照这些步骤，您的队列应如下所示：

此时，“LPGPIO 驱动器”应用程序内置于 STM32CubeMX LPBAM 工具中。然后建议通过“检查LPBAM设计”按钮检查LPBAM设计。STM32CubeMX工具在后台检查所构建应用程序的一致性。它会返回 LPBAM 日志中检测到的问题。

对于 LPBAM 应用程序，生成的文件是：
• lpbam_lpgpio_drive.h
• lpbam_lpgpio_drive_config.c • lpbam_lpgpio_drive_build.c • lpbam_lpgpio_drive_config.c

它们包含主应用程序正确管理任何 LPBAM 应用程序所需的所有 API。

转到 main.h 文件，在“USER CODE BEGIN INCLUDES”用户部分添加 «#include < stdint.h>»。并在 USER CODE BEGIN ET 中添加：

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdint.h>
/* USER CODE END Includes */
/* USER CODE BEGIN ET */
typedef enum
{
  PB_NOT_PRESSED =   0,
  PB_PRESSED     =   1,
} PB_State_t;
/* USER CODE END ET */

在 main.c 文件中，在 “USER CODE BEGIN INCLUDES” 用户部分添加 «#include “lpbam_lpgpio_drive.h”»。

/* USER CODE BEGIN Includes */ 
#include "lpbam_lpgpio_drive.h"
/* USER CODE END Includes */

在主（） API 的核心中，我们使用的 LED 必须在“USER CODE BEGIN PD”用户部分中初始化。

* USER CODE BEGIN PD */

#define LED_GREEN ((uint32_t) (0X0U))
#define LED_BLUE ((uint32_t) (0X1U))
#define LED_RED ((uint32_t) (0X2U))

#define ERROR_NONE ((int32_t) (0x0))
/* USER CODE END PD */

* USER CODE BEGIN PV */
/* Push Button State */
__IO uint32_t PushButtonState = PB_NOT_PRESSED;
/* USER CODE END PV */

现在，在 main.c 中名为“USER CODE BEGIN PFP”的用户部分下添加函数声明。

/* USER CODE BEGIN PFP */
static void Enter_Stop2_Mode(void);
static int32_t LED_On(uint32_t Led);
static int32_t LED_Off(uint32_t Led);
/* USER CODE END PFP */

为了达到最低功耗，LPBAM方案中未使用的所有引脚都配置为模拟模式，包括调试引脚。初始化 LED 和按钮后，您需要调用 LPBAM 生成的 API 来初始化、构建、链接和启动 “USER CODE BEGIN 2” 用户部分中的 LPBAM 应用程序。

/*  LPBAM_LPGPIO_drive application init */
  MX_LPGPIO_drive_Init();

  /* LPBAM_LPGPIO_drive application TrigGPIO init */
  MX_LPGPIO_drive_TrigGPIO_Init();

  /* LPBAM_LPGPIO_drive application TrigGPIO build */
  MX_LPGPIO_drive_TrigGPIO_Build();

  /*  LPBAM_LPGPIO_drive application TrigGPIO link */
  MX_LPGPIO_drive_TrigGPIO_Link(&handle_LPDMA1_Channel0);

  /*  LPBAM_LPGPIO_drive application TrigGPIOstart */
  MX_LPGPIO_drive_TrigGPIO_Start(&handle_LPDMA1_Channel0);

用户按钮引脚（PC13）配置为具有外部中断（EXTI_Line13）下降沿的输入。按下时，系统将从 Stop2 模式唤醒。
电路板 LED 用于监控传输状态：

  /* Reset push button state */
  PushButtonState = PB_NOT_PRESSED;

  /* Turn LED_BLUE on */
  LED_On(LED_BLUE);

  /* Wait for the next push button press to stop the LPBAM LPGPIO_drive application TrigGPIO scenario */
  while (PushButtonState == PB_NOT_PRESSED);

  /* Turn LED_BLUE off */
 LED_Off(LED_BLUE);

对于此应用程序，您还需要在“USER CODE BEGIN 2”用户部分调用以下 API。这将停止、取消链接并取消初始化 LPBAM 应用程序，并且绿色 LED 亮起。

/*LPBAM_LPGPIO_drive application TrigGPIO scenario stop */
  MX_LPGPIO_drive_TrigGPIO_Stop(&handle_LPDMA1_Channel0);

  /* LPBAM_LPGPIO_driveapplication TrigGPIO scenario unlink */
  MX_LPGPIO_drive_TrigGPIO_UnLink(&handle_LPDMA1_Channel0);

  /* LPBAM_LPGPIO_drive application TrigGPIO scenario de-init */
  MX_LPGPIO_drive_TrigGPIO_DeInit();

  LED_On(LED_GREEN);

任何其他服务都可以在 main.c 文件的用户代码下添加。对于此应用程序，需要一个应用程序 API，该 API：

/* USER CODE BEGIN 4 */
static void Enter_Stop2_Mode(void)
{
  /* Enter the system to STOP2 mode */
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE ();
  HAL_PWREx_EnterSTOP2Mode (PWR_STOPENTRY_WFI);

  /* Check that the system was resumed from stop 2 */
  if (__HAL_PWR_GET_FLAG (PWR_FLAG_STOPF) == 0U)
  {
    Error_Handler();
  }

  /* Clear stop flag */
  __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_STOPF);

  /* Check that the stop flag is cleared */
  if (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_STOPF) != 0U)
  {
    Error_Handler();
  }
}

void HAL_GPIO_EXTI_Rising_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(GPIO_Pin);
  PushButtonState = PB_PRESSED;

}
static int32_t LED_On(uint32_t led)
{
  int32_t ret = ERROR_NONE;

  if(LED_GREEN == led)
  {
    HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin, GPIO_PIN_SET);
  }
  else if (LED_BLUE == led)
  {
    HAL_GPIO_WritePin(LED_BLUE_GPIO_Port, LED_BLUE_Pin, GPIO_PIN_SET);
  }
  else if (LED_RED == led)
  {
    HAL_GPIO_WritePin(LED_RED_GPIO_Port, LED_RED_Pin, GPIO_PIN_SET);
  }
  else
  {
    // Do nothing
  }
  return ret;
}
static int32_t LED_Off(uint32_t led)
{
  int32_t ret = ERROR_NONE;

  if(LED_GREEN == led)
  {
    HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  }
  else if (LED_BLUE == led)
  {
    HAL_GPIO_WritePin(LED_BLUE_GPIO_Port, LED_BLUE_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  }
  else if (LED_RED == led)
  {
    HAL_GPIO_WritePin(LED_RED_GPIO_Port, LED_RED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  }
  else
  {
    // Do nothing
  }
  return ret;
}
/* USER CODE END 4 */

为此，在STM32CubeIDE的Project Explorer>Debug中，转到STM32U575ZITXQ_FLASH.ld并配置RAM ORIGIN = 0x28000000和LENGTH = 16 KB

下载代码后，LPBAM 场景以无限循环重复。
使用逻辑分析仪，我们可视化了LPTIM和LPGPIO信号。

如上图所示，LPGPIO0_PA1在 50 和 100 ms 周期的LPTIM_PC1信号之后设置或复位。

为了测量应用的功耗，STM32 Power Shield应用用于为Nucleo板供电。为此，您可以使用 X-NUCLEO-LPM01A[5]用于功耗测量的扩展板及其用户手册[6]

Power Shield 是一种即插即用的解决方案，旨在简化功耗测量。
在stop2模式下使用带有STM32U575 Nucleo板的电源扩展板，我们测量了4.06μA，与数据表一致[8].

这种情况适用于与外部组件（如MEM传感器）连接时，例如通过I2C或SPI连接。LPBAM和LPDMA可用于将数据从外设传输到存储器中，MCU内核仅在传输完成时唤醒：完成时唤醒。

有关 SPI 或 I2C 传输的示例，请按照以下路径查看 STM32U5 Cube 固件中的示例：
1） STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_U5\Projects\NUCLEO-U575ZI-Q\Applications\LPBAM\LPBAM_I2C_TransmitReceive
2） STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_U5\Projects\NUCLEO-U575ZI-Q\Applications\LPBAM\LPBAM_SPI_TransmitReceive

我们还可以使用周期性定时器触发ADC，并在设备其余部分处于休眠状态时将数据存储在内存中。

For examples of ADC or DAC, check the example in the STM32U5 Cube Firmware following this path:
STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_U5\Projects\NUCLEO-U575ZI-Q\Applications\LPBAM\LPBAM_ADC_TempSense
STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_U5\Projects\NUCLEO-U575ZI-Q\Applications\LPBAM\LPBAM_DAC_OPAMP_SigAmpli

The LPTIM can be used for timing and output generation while the STM32 device is in low-power mode. it provides the basic functions of the STM32 general-purpose timers with the advantage of very low-power consumption. Additionally, when configured in Asynchronous counting mode, the LPTIM keeps running even when no internal clock source is active.

有关 LPTIM PWM 配比更改的示例，请按照以下路径检查 STM32U5 Cube 固件中的示例：
STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_U5\Projects\NUCLEO-U575ZI-Q\Applications\LPBAM\LPBAM_LPTIM_PWMGen

更复杂的应用可以使用多个DMA通道或来自同一通道上不同外设的链式操作来构建，如AN5834中的情况[10]描述了 STM32U5 Nucleo 板中包含的 LC 传感器计量功能 NUCLEO-U575ZI-Q[11].

低功耗模式	第 2 站
自主外设	ADC4、ADF1、DAC1、LPDMA1、LPTIM1、LPTIM3、LPUART1、I2C3、SPI3
无源外设	LPTIM4、LPGPIO、VREFBUF、COMP 和 OPAMP、RTC/TAMP