【ST NUCLEO-U5A5ZJ-Q开发板测评】06 STM32U5系列的低功耗有多强 - stm32/stm8 - 电子工程世界-论坛

这期主要了解一下STM32实现超低功耗的机制以及实测一下STM32U5各种低功耗模式低功耗数据。

一、STM32U5A5官方功耗数据

STM32U5A5是一款超低功耗的Cortex-M33内核的MCU，属于STM32U5系列；STM32U5系列是新一代超低功耗MCU，并且也是设计最为复杂的低功耗MCU。

官方给出的功耗数据如图：停止模式都在微安级别；待机和关断模式都达到了nA级别；

二、STM32U5系列实现超功耗的原因

1、支持SMPS；

STM32U5系列MCU支持在运行和低功耗模式下使用内部 SMPS，从而能够设计出非常高效的低功耗应用。注意带有“Q”后缀的 STM32U5系列器件（例如 STM32U5xxxxQ），低功耗设计可应用于工业智能流量计、健康及健身类穿戴产品、医疗监护设备、POS支付终端等对于功耗和安全性同时有高要求的场景。

2、40nm先进工艺

我们知道越先进的工艺代表着功耗性能越好，之前的STM32采用90nm工艺制程，而STM32U5采用更先进40nm工艺，那功耗必然会降低，并同时改善了漏电流和动态电流。

3、优化功耗管理

STM32U5改善了功耗管理模式，增加了低功耗后台自主模式（LPBAM，Low Power Background Autonomous Mode），和一些可以在低功耗下运行的外设和功能。STM32U5中有16kB SRAM作为低功耗后台的自主模式的存储空间，可以在CPU休眠的情况下，将I2C、SPI、串口、ADC等外设数据通过LPDMA传送至其中，然后当数据累积到一定数量时再唤醒CPU进行一次性批处理。通过避免频繁唤醒CPU，从而达到节省功耗的目的。

4、集成了高频率的DC/DC以及LDO。

通过集成高频率DC/DC，可减少VDD至内核供电的转换损耗，实现最优化的动态功耗和最快速的动态响应。而通过LDO，则可解决DC/DC启动时间较慢的弊端

5、分区FLASH和SRAM

类似LPRAM，提供分区的FLASH和SRAM，用户可以根据应用场景，将不常用的Flash关闭并按需开启，又或者通过降低FLASH读取速度降低功耗

三、低功耗模式有哪些

1、睡眠模式

CPU 时钟关闭，包括 Cortex-M33 内核（例如 NVIC、SysTick 等）在内的所有外设都可以运行，并在发生中断或事件时唤醒 CPU。

2、停机模式

停机模式基于 Cortex-M33 深度睡眠模式与外设时钟门控的组合。核心域中的所有时钟均停止。禁用 PLL、MSIS、MSIK、HSI16 和 HSE 振荡器，如果外设请求，则可以在停机 0、停机 1、或停机 2 模式下启用 MSIS、MSIK、HSI16。

低功耗后台自主模式（LPBAM）

一些外设是自主的，可以在需要时通过请求其内核时钟（最高 24MHz 的 MSIK，或 HSI16）及其总线（APB 或AHB）而在停机 0、停机 1、或停机 2 模式下运行，以便与 DMA（GPDMA1 或 LPDMA1，取决于外设和功耗模式）传输数据。

3、待机模式

待机模式实现在保留欠压复位功能时的最低功耗：关闭内部调压器，从而关闭核心域。PLL、MSI（MSIS 和MSIK）RC、HSI16 RC 和 HSE 晶振也会关闭。RTC 可保持激活状态。可选择保留 8、56 或 64 KB 的 SRAM2。可以施加内部上拉或下拉来保持 I/O 电平。唤醒后的系统时钟为 MSIS，最高 4MHz。

4、关断模式

关断模式下功耗达到最低。该模式基于深度睡眠模式，其中调压器被禁用。因此核心域断电。通过关闭内部稳压器，以及禁用耗电监控，该模式可实现最低电流消耗。借助某一个（共五个）唤醒引脚或复位引脚，能够从该模式唤醒。由低速外部振荡器（LSE）定时的 RTC 在此模式下也是起作用的，具有唤醒功能模式。

四、实测功耗数据

1、配置工程

1）直接使用STM32CubeMX根据板子创建工程

2）不配置外设

最后产生工程即可

3）在main函数里面添加如下代码

  HAL_Delay(5000);
	//HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);

	//HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);

	//HAL_PWREx_EnterSTOP1Mode(PWR_STOPENTRY_WFI);

	 //HAL_PWREx_EnterSTOP2Mode(PWR_STOPENTRY_WFI);

	//HAL_PWREx_EnterSTOP3Mode(PWR_STOPENTRY_WFI);

	//HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();

	//HAL_PWREx_EnterSHUTDOWNMode();

2、实测数据

默认时钟频率是16M