STM32H7使用HAL库如何控制外置USB HS PHY进入低功耗？

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在STM32H7上使用HAL库控制外置USB HS PHY（如USB3300或CH132）进入低功耗状态（保持链接以支持PC唤醒），需通过ULPI接口操作PHY寄存器。以下是完整的实现步骤和示例代码：

核心步骤

1. 配置ULPI接口：确保STM32H7的USB_OTG_HS控制器已正确初始化和ULPI接口使能。


2. 操作PHY寄存器：通过ULPI接口写PHY寄存器，启用低功耗模式（如Suspend模式）。


3. 唤醒配置：使能唤醒中断，确保PHY能检测到PC唤醒信号。


4. 中断处理：在USB唤醒中断中恢复PHY状态。

代码实现

1. 初始化USB和PHY（关键配置）

#include "stm32h7xx_hal.h"

#include "usbh.h"  // 根据你的驱动选择



void MX_USB_OTG_HS_PHY_Init(void) {

  USB_OTG_GlobalTypeDef *USBx = USB_OTG_HS;



  // 使能ULPI时钟和PHY

  USBx->GCCFG |= USB_OTG_GCCFG_PHYHSEN; // 使能外部HS PHY

  USBx->GUSBCFG |= USB_OTG_GUSBCFG_ULPIEVBUSD; // 禁用VBUS监控（低功耗要求）

  HAL_Delay(10);

}

2. 进入低功耗模式（Suspend）

void Enter_USB_HS_PHY_LowPower(void) {

  // 步骤1: 通过ULPI写PHY寄存器（以USB3300为例）

  uint8_t func_ctrl_reg = 0x04; // 功能控制寄存器地址

  uint8_t suspend_cmd = 0x10;   // 设置bit4 (SUSPENDM) = 1



  // 写入ULPI寄存器（见下文ULPI写函数实现）

  USB_ULPI_Write(func_ctrl_reg, suspend_cmd);



  // 步骤2: 配置STM32唤醒检测

  USB_OTG_GlobalTypeDef *USBx = USB_OTG_HS;

  USBx->GINTMSK |= USB_OTG_GINTMSK_WUIM; // 使能唤醒中断

  USBx->GLPMCFG |= USB_OTG_GLPMCFG_LPMEN; // 使能LPM支持（可选）

}

3. ULPI寄存器写入函数

void USB_ULPI_Write(uint8_t reg_addr, uint8_t data) {

  USB_OTG_GlobalTypeDef *USBx = USB_OTG_HS;



  // 等待ULPI接口就绪

  while ((USBx->GOTGINT & USB_OTG_GOTGINT_ULPIInt) == 0);



  // 配置ULPI Viewport（寄存器访问模式）

  USBx->GOTGCTL |= USB_OTG_GOTGCTL_ULPIVM; // 启用Viewport

  USBx->GOTGCTL |= USB_OTG_GOTGCTL_ULPICSM; // 命令启动模式



  // 组合地址和数据（ULPI格式：Read/Write# + Address + Data）

  uint32_t ulpi_cmd = (0 << 7) | (reg_addr << 2) | data; // bit7=0表示写操作

  USBx->GOTGCTL = (USBx->GOTGCTL & ~0xFFFF) | ulpi_cmd;



  // 触发传输并等待完成

  USBx->GOTGCTL |= USB_OTG_GOTGCTL_ULPIEEN; // 启用传输

  while ((USBx->GOTGINT & USB_OTG_GOTGINT_ULPIInt) == 0);

  USBx->GOTGINT = USB_OTG_GOTGINT_ULPIInt; // 清除中断标志



  // 关闭Viewport

  USBx->GOTGCTL &= ~(USB_OTG_GOTGCTL_ULPIVM | USB_OTG_GOTGCTL_ULPICSM);

}

4. 唤醒中断处理

在USB中断服务例程（如OTG_HS_IRQHandler）中检测唤醒事件：

void OTG_HS_IRQHandler(void) {

  USB_OTG_GlobalTypeDef *USBx = USB_OTG_HS;



  if (USBx->GINTSTS & USB_OTG_GINTSTS_WKUINT) {

    // 步骤1: 清除唤醒中断标志

    USBx->GINTSTS = USB_OTG_GINTSTS_WKUINT;



    // 步骤2: 退出PHY低功耗模式

    uint8_t func_ctrl_reg = 0x04;

    uint8_t resume_cmd = 0x00; // SUSPENDM=0

    USB_ULPI_Write(func_ctrl_reg, resume_cmd);



    // 步骤3: 恢复USB时钟（如果之前关闭）

    __HAL_RCC_USB_OTG_HS_ULPI_CLK_ENABLE();



    // 步骤4: 通知应用层唤醒事件

    USB_Wakeup_Callback();

  }

  HAL_PCD_IRQHandler(&hpcd_USB_OTG_HS); // 继续处理其他中断

}



// 用户自定义唤醒回调

__weak void USB_Wakeup_Callback(void) {

  // 添加应用层唤醒处理代码

}

关键配置说明

1. 
   

   PHY寄存器设置：

   
   
   
   
   • USB3300：写寄存器0x04（功能控制），设置SUSPENDM=1进入挂起模式。
   
   
   • CH132：参考其数据手册，通常类似（如寄存器0x01的SUSPEND位）。
   
   
   
   


2. 
   

   STM32H7唤醒机制：

   
   
   
   
   • 使能USB_OTG_GINTMSK_WUIM中断（唤醒中断掩码）。
   
   
   • PHY检测到PC唤醒信号（恢复信号）后，触发USB_OTG_GINTSTS_WKUINT中断。
   
   
   
   


3. 
   

   低功耗硬件设计：

   
   
   
   
   • 确保PHY的VBUS监控已禁用（避免漏电）。
   
   
   • 如果使用Stop模式，需保留USB时钟源（如HSE）。
   
   
   
   

注意事项

1. PHY兼容性：不同PHY的寄存器地址可能不同，需查阅数据手册（如USB3300 DS00001692B, CH132 DS000757）。


2. 时钟管理：
   
   
   
   • 进入低功耗前，勿关闭ULPI时钟（USBPHYC或HSE）。
   
   
   • 唤醒后检查时钟是否恢复。
   
   


3. 中断优先级：确保USB中断优先级足够高（避免唤醒延迟）。


4. 连接状态保持：在Suspend模式下，PHY自动维持USB连接。

通过以上步骤，USB HS PHY将在保持链接的状态下进入低功耗，PC可通过发送USB唤醒信号恢复设备。