STM32低功耗模式笔记

STM32低功耗模式

一、低功耗注意事项：

1、所有IO管脚，如果高阻状态端口是高电平，就设成上拉输入；如果高阻状态是低电平，设成下拉输入；如果高阻是中间状态，设成模拟输入。这个很多人都提到过，必须的。作为输出口就免了，待机你想输出个什么东西，一定要输，硬件上加上下拉就可以了

2、两个晶振输入脚要remap成普通IO，使用内部晶振。

3、pwr的时钟要使能，即RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);这个也相当重要

4、关闭jtag口，并设成普通IO。

5、注意助焊膏的质量。

6、功耗计算方式：功耗=工作电压*工作电流

7、引脚电压的切换会对外部和内部电容负载产生动态损耗，其损耗与电压切换频率和负载电容有关。

8、在配置IO模拟输入之前，一定不要锁定IO口。

二、低功耗模式

1、电源管理

为了方便进行电源管理，STM32把它的外设、内核等模块根据功能划分了供电区域（备份域电路、调压器供电电路、 ADC电源及参考电压），其内部电源区域划分见图1。

图 1 STM32供电图

• 备份域电路

STM32的LSE振荡器、RTC、备份寄存器及备份SRAM这些器件被包含进备份域电路中，这部分的电路可以通过STM32的VBAT引脚获取供电电源，在实际应用中一般会使用3V的钮扣电池对该引脚供电。当VDD主电源存在时，由于VDD电压较高，备份域电路通过VDD供电，当VDD掉电时，备份域电路由钮扣电池通过VBAT供电，保证电路能持续运行，从而可利用它保留关键数据。

• 调压器供电电路

在STM32的电源系统中调压器供电的电路是最主要的部分，调压器为备份域及待机电路以外的所有数字电路供电，其中包括内核、数字外设以及RAM，调压器的输出电压约为1.2V，因而使用调压器供电的这些电路区域被称为1.2V域。

调压器可以运行在"运行模式"、"停止模式"以及"待机模式"。在运行模式下，1.2V域全功率运行；在停止模式下1.2V域运行在低功耗状态，1.2V区域的所有时钟都被关闭，相应的外设都停止了工作，但它会保留内核寄存器以及SRAM的内容；在待机模式下，整个1.2V域都断电，该区域的内核寄存器及SRAM内容都会丢失(备份区域的寄存器及SRAM不受影响)。

• ADC电源及参考电压

为了提高转换精度，STM32的ADC配有独立的电源接口，方便进行单独的滤波。ADC的工作电源使用VDDA引脚输入，使用VSSA作为独立的地连接，VREF引脚则为ADC提供测量使用的参考电压。

2、低功耗模式

按功耗由高到低排列，STM32具有运行、睡眠、停止和待机四种工作模式。上电复位后STM32处于运行状态时，当内核不需要继续运行，就可以选择进入后面的三种低功耗模式降低功耗。三种低功耗模式见图2。

图 2 STM32低功耗模式

在这三种低功耗模式中，最低功耗的是待机模式，在此模式下，最低只需要2.2uA左右的电流。停止模式是次低功耗的，其典型的电流消耗在350uA左右。最后就是睡眠模式了。

功耗： 运行>睡眠>停止>待机

2.1、睡眠模式

在睡眠模式中，仅关闭了内核时钟，内核停止运行，但其片上外设、CM4核心的外设全都还照常运行。有两种方式进入睡眠模式，它的进入方式决定了从睡眠唤醒的方式，分别是WFI(wait for interrupt)和WFE(wait for event)，即由等待"中断"唤醒和由"事件"唤醒。睡眠模式的各种特性见表1。

表 1 睡眠模式的各种特性

2.2、停止模式

在停止模式中，进一步关闭了其它所有的时钟，于是所有的外设都停止了工作，但由于其1.2V区域的部分电源没有关闭，还保留了内核的寄存器、内存的信息，所以从停止模式唤醒，并重新开启时钟后，还可以从上次停止处继续执行代码。停止模式可以由任意一个外部中断(EXTI)唤醒。在停止模式中可以选择电压调节器为开模式或低功耗模式，可选择内部FLASH工作在正常模式或掉电模式。停止模式的各种特性见表2。

表 2 停止模式的各种特性

2.3、待机模式

待机模式，它除了关闭所有的时钟，还把1.2V区域的电源也完全关闭了，也就是说，从待机模式唤醒后，由于没有之前代码的运行记录，只能对芯片复位，重新检测boot条件，从头开始执行程序。它有四种唤醒方式，分别是WKUP(PA0)引脚的上升沿，RTC闹钟事件，NRST引脚的复位和IWDG(独立看门狗)复位。待机模式的各种特性见表3。

表 3 待机模式的各种特性

注：在以上讲解的睡眠模式、停止模式及待机模式中，若备份域电源正常供电，备份域内的RTC都可以正常运行、备份域内的寄存器及备份域内的SRAM数据会被保存，不受功耗模式影响。

3、进入低功耗

void PWR_EnterSleepMode(uint8_t PWR_SLEEPEntry); //睡眠模式

void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry); //停机模式

void PWR_EnterSTANDBYMode(void); //待机模式

图 3 进入各种低功耗模式时都需要调用WFI 或WFE 命令

3.1、睡眠模式

直接调用WFI 和WFE 指令可以进入睡眠模式。

a) 设置中断(Interrupt）或事件(Event)

/* 初始化按键为中断模式，按下中断后会进入中断服务函数 */

EXTI_Key_Config();

b) 进入睡眠

__WFI(); //WFI 指令进入睡眠

c) 中断退出睡眠后，继续执行后面的程序

3.2、停止模式

进入停止模式后，STM32 的所有I/O都保持在停止前的状态，而当它被唤醒时，STM32 使用HSI 作为系统时钟(16MHz)运行，由于系统时钟会影响很多外设的工作状态，所以一般我们在唤醒后会重新开启HSE，把系统时钟设置会原来的状态。

a) 设置中断(Interrupt）或事件(Event)

/* 初始化按键为中断模式，按下中断后会进入中断服务函数 */

EXTI_Key_Config();

b) 进入睡眠

/*设置停止模式时，FLASH 进入掉电状态*/

PWR_FlashPowerDownCmd (ENABLE);

/* 进入停止模式，设置电压调节器为低功耗模式，等待中断唤醒 */

PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower,PWR_STOPEntry_WFI);

c) 中断退出睡眠后，继续执行后面的程序

d) 需要先恢复时钟

//获取刚被唤醒时的时钟状态

//时钟源

clock_source_wakeup = RCC_GetSYSCLKSource ();

//时钟频率

RCC_GetClocksFreq(&clock_status_wakeup);

//从停止模式下被唤醒后使用的是HSI 时钟，此处重启HSE 时钟,使用PLLCLK

SYSCLKConfig_STOP();

//获取重新配置后的时钟状态

//时钟源

clock_source_config = RCC_GetSYSCLKSource ();

//时钟频率

RCC_GetClocksFreq(&clock_status_config);

e) 正常执行后面的程序

3.3、待机模式

不需要中断，通过WKUP引脚的上升沿，RTC闹钟、唤醒、入侵、时间戳事件或NRST引脚外部复位及IWDG复位唤醒。

a) 进入睡眠

/*清除WU 状态位*/

PWR_ClearFlag (PWR_FLAG_WU);

/* 使能WKUP 引脚的唤醒功能 ，使能PA0*/

PWR_WakeUpPinCmd (ENABLE);

/* 进入待机模式 */

PWR_EnterSTANDBYMode();

b) 唤醒后，重新执行程序

e) 检测是否是唤醒后的程序

//检测复位来源

PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_WU)