STM32通過(guò)ADC模擬看門狗實(shí)現(xiàn)掉電保存

1.前言


? 很多時(shí)候我們需要將程序中的一些參數(shù)、數(shù)據(jù)等存儲(chǔ)在EEPROM或者Flash中，達(dá)到掉電保存的目的。但有些情況下，程序需要頻繁的修改這些參數(shù)，如果每次修改參數(shù)都進(jìn)行一次保存，那將大大降低存儲(chǔ)器的壽命。尤其是單片機(jī)內(nèi)部Flash，以STM32F030K6T6為例，擦寫(xiě)壽命只有1000次。當(dāng)然，這是最小值，實(shí)際可能比這個(gè)多，但也是有風(fēng)險(xiǎn)。


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? 因此，最好的辦法就是在程序運(yùn)行中不進(jìn)行保存操作，只在斷電時(shí)保存一次。


? 掉電保存的關(guān)鍵是怎樣檢測(cè)掉電瞬間，方法有很多種：
? 1.通過(guò)外部電路檢測(cè)電源，觸發(fā)IO中斷。

? 2.通過(guò)單片機(jī)的PVD(可編程電壓檢測(cè)器) 中斷檢測(cè)。

? 3.通過(guò)ADC看門狗中斷檢測(cè)。

? 不管哪種方式，一般都是通過(guò)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要是為了快速響應(yīng)。

? 今天主要介紹第三種方式，通過(guò)ADC看門狗實(shí)現(xiàn)掉電保存。
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? 2.硬件設(shè)計(jì)

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2.1掉電時(shí)間


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掉電保存的前提是斷電后電源電壓是緩慢下降的，這樣才有足夠的時(shí)間去檢測(cè)掉電并保存數(shù)據(jù)。因此，電源上必須有個(gè)大電容，保證電源斷開(kāi)后能繼續(xù)給單片機(jī)供電。

? 具體需要維持多長(zhǎng)時(shí)間，要看存儲(chǔ)器的擦寫(xiě)周期。以STM32F030K6T6的內(nèi)部存儲(chǔ)器為例，擦除一頁(yè)需要30ms，寫(xiě)入一個(gè)16位數(shù)據(jù)需要53.5us。根據(jù)實(shí)際需要擦除和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)多少來(lái)計(jì)算至少需要多少時(shí)間。

? 還需要關(guān)注一個(gè)參數(shù)，編程電壓。在用示波器測(cè)量掉電時(shí)的波形時(shí)，測(cè)量出從斷電瞬間到電壓降低到2.4V時(shí)的時(shí)間，該時(shí)間大于總的數(shù)據(jù)擦寫(xiě)的時(shí)間即可。當(dāng)然要留有一定裕量。如果時(shí)間不夠，就要加大電容了。

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? 2.2ADC檢測(cè)

? ?????? ADC檢測(cè)掉電的方式有兩種，一種是通過(guò)某個(gè)通道直接采集電源電壓（或者分壓后采集），另一種是采集內(nèi)部參考電壓Vrefint來(lái)判斷電源電壓。

? 第一種方式很好理解，采樣值就代表電源電壓，可以直接去觸發(fā)ADC的看門狗中斷。

? 第二種方式由于內(nèi)部參考電壓是不變的，STM32F030是1.23V，有一定誤差。當(dāng)電源電壓變化時(shí)，ADC采集的參考電壓會(huì)發(fā)生變化，因此也可以通過(guò)這個(gè)變化觸發(fā)看門狗中斷。這里有個(gè)前提，即單片機(jī)的VREF引腳或AVDD引腳就是要檢測(cè)的電源電壓。

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3.軟件設(shè)計(jì)

? 首先打開(kāi)STM32CubeMx，配置一下ADC，如下。

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首先需要使能Vrefint Channel，如果需要其它通道也可以使能。

? 其次需要使能ADC的看門狗，看門狗通道選擇Vrefint，設(shè)置一下高/低門限值，使能看門狗中斷模式，同時(shí)ADC的中斷也要打開(kāi)。


? 這里的高/低門限是指，當(dāng)ADC的采樣值大于高門限或小于低門限時(shí)，ADC的看門狗中斷將被觸發(fā)。

? 如果是用于掉電檢測(cè)，只要關(guān)心高門限就行。正常時(shí)ADC采樣值=1.23*4096/3.3，大約是1526左右，由于Vrefint和電源電壓都有誤差，所以只是個(gè)大概。如果我們將掉電電壓檢測(cè)值設(shè)為3.1V，那對(duì)應(yīng)的ADC看門狗的高門限值應(yīng)為1.23*4096/3.1，約1625左右。


? 生成代碼后，在初始化完成啟動(dòng)ADC采樣，如下：

uint32_t adc_buf;


HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc);
HAL_Delay(100);
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc,(uint32_t*)&adc_buf,1);

? 然后再ADC的中斷中添加保存數(shù)據(jù)的程序即。
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void ADC1_IRQHandler(void)
{
??/*?USER?CODE?BEGIN?ADC1_IRQn?0?*/
  /* USER CODE END ADC1_IRQn 0 */
  HAL_ADC_IRQHandler(&hadc);
  /* USER CODE BEGIN ADC1_IRQn 1 */
  Save_Param();  //保存參數(shù)
  while(1);
  /* USER CODE END ADC1_IRQn 1 */
}

? 這里有兩點(diǎn)需要注意：


? 一是在中斷中先關(guān)閉功耗較大的外設(shè)，比如液晶背光、數(shù)碼管等。使斷電時(shí)電源電壓下降不至于太快。

? 二是在保存數(shù)據(jù)后關(guān)閉看門狗中斷，或者直接死循環(huán)（因?yàn)橐呀?jīng)斷電，也不需要執(zhí)行其它程序了）。這樣做主要是為了防止電壓下降的太慢，多次觸發(fā)看門狗中斷，導(dǎo)致最后一次寫(xiě)入錯(cuò)誤。 ?

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