单片机低功耗模式详解

低功耗模式

通常我们说的低功耗在我看来，其实不外乎是通过降低频率或者去掉某些暂时不用的功能–即降低性能，来使我们的单片机拥有更久的续航。在单片机中，有三种低功耗模式：睡眠模式，停止模式，待机模式。其实从本质上来说，这三种模式就好比一个人的睡眠状态(越来越深)，自然我们在唤醒它的时候就需要不同的刺激。接下来，我们来分别看看这三种模式的功能，如何进入相对应的模式如何退出。

1. 睡眠模式

1.1 进入睡眠模式

执行 WFI（等待中断）或 WFE（等待事件）指令即可进入睡眠模式。

(1)若SLEEPONEXIT位清零，MCU 将在执行 WFI 或 WFE 指令时立即进入睡眠模式。

(2)若SLEEPONEXIT位置1，MCU 将在执行 WFI 或 WFE 指令后等待所有ISR(中断请求)处理执行完后再进入睡眠模式。

1.2 退出睡眠模式

(1)如果使用 WFI 指令进入睡眠模式，任意外设中断都会将器件从睡眠模式唤醒。

(2)如果使用 WFE 指令进入睡眠模式，MCU 将在有事件发生时立即退出睡眠模式。唤醒事件可通过以下方式产生：
①在外设的控制寄存器使能一个中断，但不在 NVIC 中使能，同时使能 Cortex™-M4F 系统控制寄存器中的 SEVONPEND 位。当 MCU 从 WFE 恢复时，需要清除相应外设的中 断挂起位和外设 NVIC 中断通道挂起位（在 NVIC 中断清除挂起寄存器中）。
②配置一个外部或内部 EXTI 线为事件模式。当 CPU 从 WFE 恢复时，因为对应事件线的挂起位没有被置位，不必清除相应外设的中断挂起位或 NVIC 中断通道挂起位。
由于没有在进入/退出中断时浪费时间，此模式下的唤醒时间最短。

2. 停止模式

在停止模式下：
(1)调压器既可以配置为正常模式，也可以配置为低功耗模式。

(2)1.2 V 域中的所有时钟都会停止，PLL、HSI和 HSE RC 振荡器也被禁止。

(3)将 PWR_CR 寄存器中的FPDS 位置 1 后，Flash 还会在器件进入停止模式时进入掉电状态。Flash 处于掉电模式时，将器件从停止模式唤醒将需要额外的启动延时。

3. 待机模式

待机模式下可达到最低功耗：
(1)待机模式基于深度睡眠模式，其中调压器被禁止。因此1.2 V 域断电。

(2)PLL、HSI 振荡器和 HSE 振荡器关闭。

(3)除备份域(RTC 寄存器、RTC 备份寄存器和备份 SRAM)和待机电路中的寄存器外，SRAM 和寄存器内容都将丢失。

4. 低功耗模式汇总

5. 一般使用的库函数

//调用__WFI()/__WFE()进入睡眠模式
__WFI();
__WFE();


//进入停止模式
void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry);
//从停止模式中唤醒后调用该函数重新初始化时钟
SystemInit();


//进入待机模式
void PWR_EnterSTANDBYMode(void);
//使能唤醒引脚(使能后在进入待机模式后触发唤醒引脚可以退出待机模式)
void PWR_WakeUpPinCmd(FunctionalState NewState);

//清除相对应的标志位
void PWR_ClearFlag(uint32_t PWR_FLAG);

作者：MaxCyclotron