单片机STM32低功耗

前言

本总结参考野火STM32开发教程，由于原文档描述过于繁琐，且前后联系容易遗忘，故本人在理解之后进行总结。尽量把事情说的简单通透

提起到低功耗，大家应该就能想到一部分实现的方法，可以让一些外设不工作，而这一般都涉及到电源系统，STM32的电源分类相对于51丰富的多，所以我们将从电源系统分类说起

电源系统分类

备份域电路、内核电路、ADC电路

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。

下图为备份域的供电来源，1接VBAT电源(比如纽扣电池)，2接VDD，3连接备份域。

备份域的作用：保留关键数据。

内核电路

在内核电路中有一个调压器，调压器为备份域(上面所说的VDD)及待机电路以外的所以数字电路进行供电，调压器的输出电压约为1.2V，所以使用调压器进行供电的区域被称为1.2V域。

调压器有三种运行状态：“运行模式”、“停止模式”以及“待机模式”。

• 运行模式下：1.2V域全功率运行
• 停止模式下：1.2V 区域的所有时钟都被关闭，也就是说所有外设关闭，但部分寄存器和RAM数据保留，像时间静止
• 待机模式下：1.2V域断电，所有寄存器和RAM数据丢失

ADC电路

为了保证ADC的转换精度，方便进行滤波，所有为ADC设有单独的ADC电源(VDDA引脚提供)，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。

STM32的工作模式

STM32 具有运行、睡眠、停止和待机四种工作模式(按功耗大小顺序列出)

睡眠模式

关闭内核时钟，内核停止工作(由于时钟是驱动运行的根基，所以没用时钟就停止使用)，片上外设正常运转。

睡眠模式的特性及使用见下图

特性	说明
立即睡眠	在执行WFI(wait for interrupt)或WFE(等待事件)指令时立即进入睡眠模式。
退出时睡眠	在退出优先级最低的中断服务程序后才进入睡眠模式。
进入方式	内核寄存器的SLEEPDEEP=0，然后调用WFI或WFE指令即可进入睡眠模式; 另外若内核寄存器的SLEEPONEXIT=0时，进入“立即睡眠”模式 SLEEPONEXIT=1时，进入“退出时睡眠”模式。
唤醒方式	如果是使用WFI指令睡眠的，则可使用任意中断唤醒; 如果是使用WFE指令睡眠的，则由事件唤醒。
唤醒延迟	无延迟。
唤醒后	若由中断唤醒，先进入中断，退出中断服务程序后，接着执行WFI指令后的程序; 若由事件唤醒，直接接着执行WFE后的程序。

停止模式

停止模式下，所有的外设时钟也被关闭，但1.2V区域部分电源还在正常工作，故内核的寄存器、RAM信息还保存着数据。从停止模式恢复后可继续执行，停止模式可以由任意一个外部中断唤醒。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(低功耗模式应该就是上面所说的调压器的停止模式，纯个人猜测)，可选择内部 FLASH 工作在正常模式或掉电模式。

特性	说明
调压器低功耗模式	在停止模式下调压器可工作在正常模式或低功耗模式，可进一步降低功耗
FLASH掉电模式	在停止模式下 FLASH可工作在正常模式或掉电模式，可进一步降低功耗
进入方式	内核寄存器的 SLEEPDEEP=1，PWR CR寄存器中的PDDS=0，然后调用WFI 或WFE指令即可进入停止模式; PWR CR寄存器的LPDS=0时，调压器工作在正常模式，LPDS=1时工作在低功耗模式; PWR CR寄存器的 FPDS=0时，FLASH工作在正常模式，FPDS=1时进入掉电模式。
唤醒方式	如果是使用WFI指令睡眠的，可使用任意EXTI线的中断唤醒;如果是使用WFE 指令睡眠的， 可使用任意配置为事件模式的EXTI线事件唤醒。
停止时	内核停止，片上外设也停止。这个状态会保留停止前的内核寄存器、内存的数据。
唤醒延迟	基础延迟为 HSI振荡器的启动时间，若调压器工作在低功耗模式，还需要加上调压器从低功耗切换正常模式下的时间，若 FLASH工作在掉电模式，还需要加上 FLASH从掉电模式唤醒的时间。
唤醒后	若由中断唤醒，先进入中断，退出中断服务程序后，接着执行WFI指令后的程序;若由事件唤醒，直接接着执行WFE后的程序。唤醒后，STM32 会使用HIS作为系统时钟。

待机模式

相对于停止模式，待机模式下所有的1.2V区域的电源全部关闭，内核RAM数据丢失，由于没有之前代码的运行记录，只能对芯片复位然后重新从头开始执行程序。

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。

特性	说明
进入方式	内核寄存器的 SLEEPDEEP=1，PWR CR寄存器中的 PDDS=1，PWR_CR寄存器中的唤醒状态位WUF=0，然后调用WFI或WFE指令即可进入待机模式;
唤醒方式	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。
待机时	内核停止，片上外设也停止;内核寄存器、内存的数据会丢失;除复位引脚、RTC AF1引脚及WKUP引脚，其它 I/O口均工作在高阻态。
唤醒延迟	芯片复位的时间
唤醒后	相当于芯片复位，在程序表现为从头开始执行代码。

在以上讲解的睡眠模式、停止模式及待机模式中，在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。

低功耗实现命令说明

1. PVD 可监控 VDD 的电压，当它低于阈值时可产生 PVD 中断以让系统进行紧急处理。
2. WFI 或 WFE 命令它们实质上都是内核指令，在库文件 core_cmInstr.h 中把这些指令封装成了函数，调用方式__WFI()、__WFE()

停止模式配置

进入停止模式前的寄存器配置，通过函数PWR_EnterSTOPMode()进行实现，关于函数说明请参考库函数注释

前面提到在停止模式中还可以控制内部 FLASH 的供电，控制 FLASH 是进入掉电状态还是正常供电状态，这可以使用库函数 PWR_FlashPowerDownCmd 配置。

待机模式配置

待机模式对应的函数PWR_EnterSTANDBYMode()，由于这个函数没有 *** 作 WUF 寄存器位，所以在实际应用中，调用本函数前，还需要清空 WUF 寄存器位才能进入待机模式。

在进入待机模式后，除了被使能了的用于唤醒的 I/O，其余 I/O 都进入高阻态，而从待机模式唤醒后，相当于复位 STM32 芯片，程序重新从头开始执行。