一、STM32低功耗模式介紹

STM32提供了一些低功耗模式。默認(rèn)情況下，系統(tǒng)復(fù)位或上電復(fù)位后，微控制器進(jìn)入運(yùn)行模式。在運(yùn)行模式下，HCLK 為CPU提供時(shí)鐘，并執(zhí)行程序代碼。當(dāng) CPU 不需要繼續(xù)運(yùn)行(例如等待外部事件) 時(shí)，可以利用多種低功耗模式來(lái)節(jié)省功耗。

STM32 提供了 3 種低功耗模式，以達(dá)到不同層次的降低功耗的目的

• ? 睡眠模式 （內(nèi)核停止工作，外設(shè)仍在運(yùn)行）
• ? 停止模式 （所有時(shí)鐘都停止）
• ? 待機(jī)模式 （ 1.8 V 內(nèi)核電源關(guān)閉）

這三種模式所需的功耗是逐級(jí)遞減，也就是說(shuō)待機(jī)模式功耗是最低的。

在睡眠模式中，僅關(guān)閉了內(nèi)核時(shí)鐘，內(nèi)核停止運(yùn)行，但其片上外設(shè)，CM3 核心的外設(shè)全都照常運(yùn)行 。在停止模式中，進(jìn)一步關(guān)閉了其它所有的時(shí)鐘，于是所有的外設(shè)都停止了工作，但由于其 1.8V 區(qū)域的部分申源沒(méi)有關(guān)閉，還保留了內(nèi)核的寄存器、內(nèi)存的信息，所以 從停止模式喚醒，并重新開(kāi)啟時(shí)鐘后，還可以從上次停止處繼續(xù)執(zhí)行代碼 。

在待機(jī)模式中，它除了關(guān)閉所有的時(shí)鐘，還把 1.8V 區(qū)域的電源也完全關(guān)閉了，也就是說(shuō)， 從待機(jī)模式喚醒后，由于沒(méi)有之前代碼的運(yùn)行記錄，只能對(duì)芯片復(fù)位，重新檢測(cè)BOOT條件，從頭開(kāi)始執(zhí)行程序 。

另外，在運(yùn)行模式下也可以通過(guò)降低系統(tǒng)時(shí)鐘，關(guān)閉APB和AHB總線上未被使用的外設(shè)時(shí)鐘來(lái)降低功耗。

低功耗模式一覽表

二、睡眠模式

2.1 進(jìn)入睡眠模式

通過(guò)執(zhí)行WFI或WFE指令進(jìn)入睡眠狀態(tài)。根據(jù)Cortex-M3系統(tǒng)控制寄存器中的SLEEPONEXIT位的值，有兩種選項(xiàng)可用于選擇睡眠模式進(jìn)入機(jī)制

• ? SLEEP-NOW 如果SLEEPONEXIT位被清除，當(dāng)WRI或WFE被執(zhí)行時(shí)，微控制器立即進(jìn)入睡眠模式。
• ? SLEEP-ON-EXIT 如果SLEEPONEXIT位被置位，系統(tǒng)從最低優(yōu)先級(jí)的中斷處理程序中退出時(shí)，微控制器就立即進(jìn)入睡眠模式。

在睡眠模式下，所有的I/O引腳都保持它們?cè)谶\(yùn)行模式時(shí)的狀態(tài)。

2.2 退出睡眠模式

如果執(zhí)行WFI指令進(jìn)入睡眠模式 ，任意一個(gè)被嵌套向量中斷控制器（NVIC）響應(yīng)的外設(shè)中斷都能將系統(tǒng)從睡眠模式喚醒。也就是任意一個(gè)外部中斷都可以喚醒。

如果執(zhí)行WVFE指令進(jìn)入睡眠模式 ，則一旦發(fā)生喚醒事件時(shí)，微處理器都將從睡眠模式退出。喚醒事件可以通過(guò)下述方式產(chǎn)生

• ? 在外設(shè)控制寄存器中使能一個(gè)中斷，而不是在NVIC(嵌套向量中斷控制器)中使能，并且在Cortex-M3系統(tǒng)控制寄存器中使能SEVONPEND位。當(dāng)MCU從WFE中喚醒后，外設(shè)的中斷掛起位和外設(shè)的NVIC中斷通道掛起位(在NVIC中斷清除掛起寄存器中)必須被清除。
• ? 配置一個(gè)外部或內(nèi)部的EXIT線為事件模式。當(dāng)MCU從WFE中喚醒后，因?yàn)榕c事件線對(duì)應(yīng)的掛起位未被設(shè)置，不必清除外設(shè)的中斷掛起位或外設(shè)的NVIC中斷通道掛起位。

該模式喚醒所需的時(shí)間最短，因?yàn)闆](méi)有時(shí)間損失在中斷的進(jìn)入或退出上。

SLEEP-NOW模式

SLEEP-ON-EXIT模式

三、停止模式

停止模式是在Cortex-M3的深睡眠模式基礎(chǔ)上結(jié)合了外設(shè)的時(shí)鐘控制機(jī)制，在停止模式下電壓調(diào)節(jié)器可運(yùn)行在正常或低功耗模式。此時(shí)在1.8V供電區(qū)域的的所有時(shí)鐘都被停止，PLL、HSI和HSE RC振蕩器的功能被禁止，SRAM和寄存器內(nèi)容被保留下來(lái)。

在停止模式下，所有的I/O引腳都保持它們?cè)谶\(yùn)行模式時(shí)的狀態(tài)。

3.1 進(jìn)入停止模式

在停止模式下，通過(guò)設(shè)置電源控制寄存器(PWR CR)的LPDS位使內(nèi)部調(diào)節(jié)器進(jìn)入低功耗模式能夠降低更多的功耗。

如果正在進(jìn)行閃存編程，直到對(duì)內(nèi)存訪問(wèn)完成，系統(tǒng)才進(jìn)入停止模式。如果正在進(jìn)行對(duì)APB的訪問(wèn)，直到對(duì)APB訪問(wèn)完成，系統(tǒng)才進(jìn)入停止模式。在停止模式下，如果在進(jìn)入該模式前ADC和DAC沒(méi)有被關(guān)閉，那么這些外設(shè)仍然消耗電流。通過(guò)設(shè)置寄存器ADC CR2的ADON位和寄存器DAC CR的ENx位為0可關(guān)閉這2個(gè)外設(shè)。

3.2 退出停止模式

當(dāng)一個(gè)中斷或喚醒事件導(dǎo)致退出停止模式時(shí)，HSI RC振蕩器被選為系統(tǒng)時(shí)鐘。當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器處于低功耗模式下，當(dāng)系統(tǒng)從停止模式退出時(shí)，將會(huì)有一段額外的啟動(dòng)延時(shí)。如果在停止模式期間保持內(nèi)部調(diào)節(jié)器開(kāi)啟，則退出啟動(dòng)時(shí)間會(huì)縮短，但相應(yīng)的功耗會(huì)增加。

停止模式

四、待機(jī)模式

待機(jī)模式可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最低功耗。該模式是在Corex-M3深睡眠模式時(shí)關(guān)閉電壓調(diào)節(jié)器。整個(gè)1.8V供電區(qū)域被斷電。PLL、HSI和HSE振蕩器也被斷電。SRAM和寄存器內(nèi)容丟失。只有備份的寄存器和待機(jī)電路維持供電。

待機(jī)模式的進(jìn)出方法如下

待機(jī)模式

五、程序設(shè)計(jì)

這里介紹一下進(jìn)入待機(jī)模式并喚醒的程序設(shè)計(jì)。配置進(jìn)入待機(jī)模式有以下步驟

• ? 使能PWR外設(shè)時(shí)鐘
• ? 使能喚醒管腳
• ? 進(jìn)入待機(jī)模式

庫(kù)函數(shù)中提供了進(jìn)入待機(jī)模式的函數(shù)

/**
 * @brief  Enters STANDBY mode.
 * @param  None
 * @retval None
  */
void PWR_EnterSTANDBYMode(void)
{
  /* Clear Wake-up flag */
  PWR- >CR |= PWR_CR_CWUF;
  /* Select STANDBY mode */
  PWR- >CR |= PWR_CR_PDDS;
  /* Set SLEEPDEEP bit of Cortex System Control Register */
  SCB- >SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP;
/* This option is used to ensure that store operations are completed */
#if defined ( __CC_ARM   )
  __force_stores();
#endif
  /* Request Wait For Interrupt */
  __WFI();
}

使能喚醒管腳的函數(shù)

/**
  * @brief  Enables or disables the WakeUp Pin functionality.
  * @param  NewState: new state of the WakeUp Pin functionality.
  *   This parameter can be: ENABLE or DISABLE.
  * @retval None
  */
void PWR_WakeUpPinCmd(FunctionalState NewState)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));
  *(__IO uint32_t *) CSR_EWUP_BB = (uint32_t)NewState;
}

測(cè)試代碼如下

int main(void)
{
    Med_Mcu_Iint();   // 系統(tǒng)初始化
    
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);   // 使能PWR外設(shè)時(shí)鐘
    PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);   // 使能喚醒管腳 使能或者失能喚醒管腳功能
    
    while(1)
  {
        printf ("Time: 5 rn");
        delay_ms(1000);
        
        printf ("Time: 4 rn");
        delay_ms(1000);
        
        printf ("Time: 3 rn");
        delay_ms(1000);
        
        printf ("Time: 2 rn");
        delay_ms(1000);
        
        printf ("Time: 1 rn");
        delay_ms(1000);
        
        printf ("進(jìn)入待機(jī)模式rn");
        PWR_EnterSTANDBYMode();   // 進(jìn)入待機(jī)模式
    }
}

測(cè)試結(jié)果如下

待機(jī)喚醒測(cè)試結(jié)果

串口輸出完“進(jìn)入待機(jī)模式”后，串口不再輸出。當(dāng)按下WK UP時(shí)，重新開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，進(jìn)入待機(jī)模式。

值得注意的是，進(jìn)入待機(jī)模式被喚醒后，程序是重新開(kāi)始運(yùn)行的。對(duì)于一些只需要第一次開(kāi)機(jī)才顯示的頁(yè)面或者一些第一次開(kāi)機(jī)校準(zhǔn)參數(shù)的程序，可以通過(guò)第一次開(kāi)機(jī)向Flash固定地址寫(xiě)入數(shù)據(jù)，下次復(fù)位讀取對(duì)應(yīng)地址的數(shù)據(jù)，來(lái)判斷是否是第一次開(kāi)機(jī)的方法，避免它們?cè)诖龣C(jī)喚醒后再次被執(zhí)行。`