代码收藏家技术教程 2024-10-30

STM32低功耗模式

一.什么是低功耗

低功耗是在嵌入式微处理器系列的一个重要优势，特别适用于需要长时间运行且功耗敏感的应用场景。在很多应用场合中对电子设备的功耗非常苛刻，如某些传感器信息采集设备，仅仅靠小型的电池提供能源，要求工作长达数年之久，所以很有必要从控制功耗入手。

二.STM32电源系统结构

VDDA和VSSA必须分别连到VDD和VSS

三.低功耗模式介绍

1.stm32具有运行，睡眠，停止，等待四种工作模式，上电后默认是在运行模式。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，这三种模式中，电源消耗不同、唤醒时间不同、唤醒源不同，用户需要根据应用需求，选择最佳的低功耗模式。三种低功耗的模式说明如下图

低功耗模式一览

2.睡眠模式（sleep mode）

在睡眠模式下，cpu停止工作，但所有的外设仍然运行，时钟继续运转。用于暂时关闭CPU但外设需要继续工作的场景。

模式特点：

对系统影响小，但节能效果最差。

在睡眠模式下，所有的I/O口都保持在它们运行模式时的状态

进入条件：

当系统控制寄存器中的SLEEPDEEF位被清除（通常为0），并且SLEEPONEXIT位根据需求设置时。

执行WFI 或WFE指令来进入

唤醒条件：

任意一个中断都可以将系统从睡眠模式唤醒。

如果执行WFE指令进入sleep模式，则一旦发生唤醒事件时，MCU将唤醒。

2.1停机模式（stop mode）

在停机模式下，CPU和核心外围设备的时钟会停止，但部分唤醒源（如外部中断和某些定时器）扔在运行。适用于需要长时间等待外部事件唤醒的应用，如等待用户输入或外部信号。STOP模式实现了非常低的功耗，同时保留了SPAM和寄存器的内容。

模式特点：

节能效果好，程序不会复位。

在停机模式下，所有的I/O口都保持它们在运行时的状态。

退出停止模式时，HSI RC振荡器被选为系统时钟。

进入条件：

需要将SLEEPDEEP位设置为1以进入深度睡眠模式，然后通过设置电源控制/状态寄存器（PWR_CSR）中的PDDS位为0来选择进入Stop模式。

根据需求设置LPDS位（LPDS = 0：表示在深睡眠模式下，电压调节器保持开启状态；LPDS = 1：表示在深睡眠模式下，电压调节器进入低功耗模式。）。

执行WFI（Wait For Interrupt）或WFE（Wait For Event）指令来进入。

在进入Stop模式之前，通常需要关闭不必要的外设时钟，并保存需要保留的状态信息。

唤醒条件：

STOP模式可以通过外部中断（如按键中断，串口接受中断）等唤醒。

rtc闹钟，usb唤醒，以太网唤醒等也可以作为唤醒源，但这些通常需要外部中断来触发。

2.2待机模式（standby mode）

在该模式下，CPU，外围设备和时钟都被关闭，只保留唤醒逻辑和备份寄存器，这适用于不需要保留RAM内容可以从复位状态恢复的设备，常见于需要极低且稀疏唤醒的应用，待机模式时STM32中功耗最低的模式之一。

模式特点：

节能效果最好，但程序会独卫，只有少数条件唤醒。

在待机模式下，大部分IO引脚处于高阻态，只有复位引脚、TAMPER引脚（如果配置为防侵入或校准输出）和WKUP引脚可用作唤醒源。

进入条件：

待机模式进入前，需要清除电源控制/状态寄存器中的WUF位，以确保没有未处理的唤醒标志。

将SLEEPDEEP位设置为1以进入深度睡眠模式，并设置PDDS位为1来选择进入待机模式。执行WFI或WFE指令进入待机模式。

唤醒条件：

可以通过WKUP引脚的上升沿唤醒。

RTC闹钟也可以作为唤醒源

独立看门狗（IWDG）复位和NRST引脚上的外部复位也可以唤醒STM32，但这通常用于系统复位而非低功耗唤醒。

四.低功耗小实验

实验目的：

1.按下按键2，进入低功耗模式（睡眠，停机，待机）

2.按下按键1，退出低功耗模式

3.正常模式下 led1闪烁，进入低功耗模式led2常亮，退出则熄灭、

实验步骤：

实验采用的时按键中断唤醒，配置为上升沿触发。按键1刚好是待机模式需要WKUP唤醒引脚

1.初始化按键1，并开启中断

void lpwr_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();                           
    gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_0;                      
    gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;            
    gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;                     // 上拉
    gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;           // 高速
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_initstruct); 
	
	HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn,2,2);
	HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
}

void EXTI0_IRQHandler(void)
{
	HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);
}

2.初始化按键2

void key_init(void)
{
	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	GPIO_InitTypeDef gpio_iniystruct;
	gpio_iniystruct.Pin = GPIO_PIN_1;
	gpio_iniystruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
	gpio_iniystruct.Pull = GPIO_PULLUP;
	gpio_iniystruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
	HAL_GPIO_Init(GPIOA,&gpio_iniystruct);

}
//按键扫描
uint8_t key_scan(void)
{
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
	{
		delay_ms(10);
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
		{
			while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_SET);
			return 2;
		}
	}
	return 0;
}

3.编写睡眠模式代码（这里只需要调用一个函数）定时器不暂停好像也可以。

void lpwr_enter_sleep(void)
{
	HAL_SuspendTick();//暂停定时器
	HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON,PWR_SLEEPENTRY_WFI);
}

4.编写停机模式代码，由于退出停机模式后，系统会自动使用 HSI为系统时钟，所以要重新设置时钟。

void lpwr_enter_stop(void)
{
	HAL_SuspendTick();//暂停定时器
	 led2_on();
	HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON,PWR_STOPENTRY_WFI);
	led2_off();
	//唤醒重新配置时钟
	stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);
}

5.编写待机模式代码，

void lpwr_enter_standby(void)
{
	//使能电源时钟（关闭电压调节器）
	__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
	//使能wake up 的引脚唤醒功能
	HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);
	//清除唤醒标记，不然一直保持唤醒状态
	__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);
	//进入待机模式
	HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
	led2_on();
}

6.main函数调用这里只实验一个模式。

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();                         /* 初始化LED灯 */
	lpwr_init();
	key_init();

	uint8_t i = 0;
    while(1)
    { 
		if (key_scan() == 2)           //检测按键2
		{
			//lpwr_enter_sleep();      //进入睡眠模式
			lpwr_enter_stop();         //进入停机模式
			//lpwr_enter_standby();    //进入待机模式
		}

		if((i % 20) == 0) led1_toggle();
		i++;
		delay_ms(10);
    }
}