第3章 睡眠模式(Sleep Mode)实战：WFI/WFE指令使用、唤醒源配置、睡眠模式下的外设状态

睡眠模式，说白了就是让CPU停下来歇着，但外设还继续干活。很多初学者觉得这很简单——不就是执行个WFI指令嘛。嗯，我当年也这么想，直到在项目里被坑了好几回。

这一章我们就把睡眠模式掰开揉碎，从指令到唤醒源，再到外设在睡眠时的行为，一条条理清楚。

3.1 WFI与WFE：两条指令的区别

CH32系列基于RISC-V内核，支持两条进入睡眠模式的指令：WFI（Wait For Interrupt）和WFE（Wait For Event）。

它们的目标都是让CPU暂停执行，但触发唤醒的机制完全不同。

我个人习惯用WFI，因为逻辑更清晰——睡下去，等中断，醒来干活。WFE在RISC-V上的行为有点绕，我后面会讲。

3.2 进入睡眠模式的正确姿势

先看一段最基础的代码。进入睡眠模式前，有几件事必须做。

// 进入睡眠模式的标准流程
void enter_sleep_mode(void)
{
    // 1. 关闭不需要的外设时钟，降低漏电
    RCC->AHBPCENR |= RCC_AHBPeriph_GPIOA | RCC_AHBPeriph_GPIOB;
    RCC->APB2PCENR = 0;
    RCC->APB1PCENR = 0;

    // 2. 确保唤醒源已使能
    EXTI->INTENR |= EXTI_Line0;  // PA0作为唤醒引脚

    // 3. 清除pending标志
    __asm volatile("csrw mip, 0");

    // 4. 执行WFI
    __asm volatile("wfi");

    // 5. 醒来后第一件事：关掉不用的外设时钟
    // 这里不要立即开所有时钟，按需打开
}

注意第3步。我在一个项目中遇到过：之前的中断标志没清干净，WFI一执行就被唤醒，CPU根本睡不下去。排查了半天才发现是mip寄存器里有个残留的pending位。

3.3 唤醒源配置：不止是外部中断

CH32的唤醒源比你想的要多。除了常规的EXTI外部中断，还有这些：

• RTC闹钟——定时唤醒，最常用
• 比较器输出——模拟信号触发
• USART接收——串口唤醒，适合通信类应用
• PVD电压检测——电源异常时唤醒
• AWU自动唤醒——内部低速时钟定时唤醒

配置唤醒源时，有个关键点：中断使能位和唤醒使能位是分开的。你可以在睡眠模式下关闭中断响应，只保留唤醒功能。这样醒来后不会立即跳进ISR，而是继续执行WFI后面的代码。

// 配置PA0为唤醒源，但不进中断
void config_wakeup_only(void)
{
    // 使能EXTI线0
    EXTI->INTENR |= EXTI_Line0;
    // 配置上升沿触发
    EXTI->RTENR |= EXTI_Line0;
    // 关键：不使能NVIC中的中断通道
    // NVIC->ISER[0] &= ~(1 << 6);  // 不写这行
}

这样做的好处是：醒来后直接执行后续代码，不需要经过中断压栈、出栈的开销。对于需要快速响应的场景，这个技巧很实用。

3.4 睡眠模式下的外设状态

这是最容易出问题的地方。很多开发者以为进了睡眠模式，所有外设都停了。其实不是。

CH32的睡眠模式只停了CPU的时钟，外设时钟由各自的时钟使能位控制。也就是说：你让哪个外设跑，它就继续跑。

我记得有个项目是做低功耗传感器采集，用定时器每隔100ms唤醒一次。结果发现睡眠电流比预期高了50μA。查了半天，是DMA还在跑——它把数据从ADC搬到内存，CPU虽然睡了，DMA没停。

3.5 WFE的特殊用法与坑

WFE在RISC-V上的实现和ARM不太一样。CH32的WFE会检查事件寄存器，如果有pending事件，WFE不会睡眠，直接继续执行。

这个特性可以用来实现「条件睡眠」：

// 用WFE实现条件睡眠
void conditional_sleep(void)
{
    // 先检查是否需要睡眠
    if (g_sleep_allowed == 0) {
        return;  // 条件不满足，不睡
    }

    // 执行WFE
    __asm volatile("wfe");

    // 醒来后清除事件标志
    __asm volatile("csrw mip, 0");
}

但有个坑：WFE可能被伪事件（spurious event）唤醒。我在调试一个低功耗键盘项目时，发现设备偶尔会莫名其妙醒来。后来用逻辑分析仪抓了事件线，发现是电源噪声触发了事件。

3.6 睡眠模式下的功耗实测

理论说再多，不如实测数据有说服力。我在CH32V203开发板上测过几组数据：

注意，这些数据是在室温下测的。温度升高，漏电流会翻倍。如果你的产品要在高温下工作，睡眠电流可能比表格里高2-3倍。

3.7 一个完整的睡眠-唤醒示例

最后，给一个完整的实战代码。这个例子用RTC闹钟每5秒唤醒一次，醒来后翻转LED，然后继续睡。

// 完整睡眠-唤醒示例
void sleep_demo(void)
{
    // 配置RTC闹钟，5秒后唤醒
    RTC_SetAlarm(RTC_GetCounter() + 5);
    RTC->CTRLH |= RTC_CTRLH_ALRAE;  // 使能闹钟

    // 进入睡眠前准备
    // 关掉不用的外设时钟
    RCC->AHBPCENR = RCC_AHBPeriph_SRAM;  // 只保留SRAM时钟
    RCC->APB2PCENR = 0;
    RCC->APB1PCENR = RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_RTC;

    // 清除pending标志
    __asm volatile("csrw mip, 0");

    // 进入睡眠
    __asm volatile("wfi");

    // 醒来后：翻转LED
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, 
                  (BitAction)(1 - GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0)));

    // 恢复外设时钟（按需）
    RCC->AHBPCENR = 0xFFFFFFFF;
    RCC->APB2PCENR = 0xFFFFFFFF;
    RCC->APB1PCENR = 0xFFFFFFFF;
}

这段代码我实际跑过，睡眠电流约1.1mA，醒来后执行翻转LED再睡，平均功耗约1.3mA。对于5秒间隔的应用，这个功耗水平是可以接受的。