2021年10月29日 | stm32专题三十二：stm32功耗模式

stm32功耗模式       

       按功耗由高到低排列，STM32 具有运行、睡眠、停止和待机四种工作模式。上电复位后 STM32处于运行状态时，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见下表。

睡眠模式下，任何中断都可以唤醒内核，外部 / 内部高速时钟保持打开，调压器保持打开，因此，内核只要被唤醒，就能马上正常的执行程序（优点：响应速度快；缺点：功耗比较大）；

停止模式下，HSE和HSI被关闭，调压器可选开启或低功耗模式（若选为低功耗模式，则还需要加上调压器从低功耗切换至正常模式下的时间），外部中断唤醒内核。当内核被唤醒时，需要重新配置系统时钟使用外部 HSE 且 PLL 正常倍频（System_Init函数），这个过程就会消耗一定时间；否则程序会直接使用 HSI（不倍频） = 8MHz 作为系统时钟，此时系统运行的相当慢，一些对时钟要求较高的函数配置会无法运行（优点：工号较小；缺点：需要重新配置系统时钟，响应速度慢）；

待机模式下，整个1.8V供电区域被关闭，调压器被关闭，只能特定方式唤醒。唤醒之后程序从最开始（启动文件）执行（优点：功耗最低；缺点，每次都是复位执行）；

低功耗模式的区别

关于睡眠模式 停止模式 待机模式 的区别，可以分析如下代码：

while(1)

  {

/*********执行任务***************************/

printf("rn STM32正常运行，亮绿灯rn");

LED_GREEN;

Delay(0x3FFFFF);

/*****任务执行完毕，进入睡眠降低功耗***********/

printf("rn 进入睡眠模式，按KEY1或KEY2按键可唤醒rn");

//使用红灯指示，进入睡眠状态

LED_RED;

//进入睡眠模式

__WFI(); //WFI指令进入睡眠

//等待中断唤醒  K1或K2按键中断

/***被唤醒，亮蓝灯指示***/

LED_BLUE;

Delay(0x1FFFFF);

printf("rn 已退出睡眠模式rn");

//继续执行while循环

  }

}

睡眠 模式

       当程序上电开始执行时，会一直执行到LED_RED，然后调用__WFI()指令进入睡眠模式，此时，内核停止工作，程序不再往下执行。而当中断来临时，内核被唤醒，程序继续执行while循环，当下一次执行到__WFI()时，再次进入睡眠状态，等待唤醒。

停止 模式

        当程序上电开始执行时，会一直执行到LED_RED，然后调用__WFI()指令进入睡眠模式，此时，内核停止工作，程序不再往下执行。而当中断来临时，内核被唤醒，等待系统时钟配置成功（消耗时间），程序继续执行while循环，当下一次执行到__WFI()时，再次进入睡眠状态，等待唤醒。

待机模式

       一旦进入待机模式，整个1.8V供电区域（内核 NVIC全部断电），只能通过几种特定的方式唤醒，此时，程序将从头开始执行（从启动文件那里开始执行）。

3种模式的详细描述和寄存器配置

1 睡眠模式（任意中断唤醒：systick中断，串口中断等...）

内核寄存器配置说明如下：

关于立即睡眠和退出后睡眠的区别（中文参考手册）：

2 停止模式（外部中断唤醒），开启后会默认使用HSI作为系统时钟，通常我们为确保正常使用，还要重新开启HSE：

相关的寄存器配置：

电源控制寄存器，配置停止模式（正常 or 低功耗）：

3 待机模式（WKUP[PA0引脚]、RTC、复位、IWDG看门狗），很类似于直接掉电：

相关的寄存器配置：

电源管理库函数

1 配置PVD检测函数 PWR_PVDLevelConfig ，其实就是写入PWR_CR寄存器的这几位：

标准库函数源码：

/**

  * @brief  Configures the voltage threshold detected by the Power Voltage Detector(PVD).

  * @param  PWR_PVDLevel: specifies the PVD detection level

  *   This parameter can be one of the following values:

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V2: PVD detection level set to 2.2V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V3: PVD detection level set to 2.3V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V4: PVD detection level set to 2.4V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V5: PVD detection level set to 2.5V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V6: PVD detection level set to 2.6V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V7: PVD detection level set to 2.7V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V8: PVD detection level set to 2.8V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V9: PVD detection level set to 2.9V

  * @retval None

  */

void PWR_PVDLevelConfig(uint32_t PWR_PVDLevel)

{

  uint32_t tmpreg = 0;

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_PWR_PVD_LEVEL(PWR_PVDLevel));

  tmpreg = PWR->CR;

  /* Clear PLS[7:5] bits */

  tmpreg &= CR_PLS_MASK;

  /* Set PLS[7:5] bits according to PWR_PVDLevel value */

  tmpreg |= PWR_PVDLevel;

  /* Store the new value */

  PWR->CR = tmpreg;

}

2 WFI 与 WFE 命令：

/* ###################  Compiler specific Intrinsics  ########################### */

#if defined ( __CC_ARM   ) /*------------------RealView Compiler -----------------*/

/* ARM armcc specific functions */

#define __enable_fault_irq                __enable_fiq

#define __disable_fault_irq               __disable_fiq

#define __NOP                             __nop

#define __WFI                             __wfi

#define __WFE                             __wfe

#define __SEV                             __sev

#define __ISB()                           __isb(0)

#define __DSB()                           __dsb(0)

#define __DMB()                           __dmb(0)

#define __REV                             __rev

#define __RBIT                            __rbit

#define __LDREXB(ptr)                     ((unsigned char ) __ldrex(ptr))

#define __LDREXH(ptr)                     ((unsigned short) __ldrex(ptr))

#define __LDREXW(ptr)                     ((unsigned int  ) __ldrex(ptr))

#define __STREXB(value, ptr)              __strex(value, ptr)

#define __STREXH(value, ptr)              __strex(value, ptr)

#define __STREXW(value, ptr)              __strex(value, ptr)

3 进入停止模式

配置PWR_CR寄存器的这两个位，以及SLEEPDEEP位。

/**

  * @brief  Enters STOP mode.

  * @param  PWR_Regulator: specifies the regulator state in STOP mode.

  *   This parameter can be one of the following values:

  *     @arg PWR_Regulator_ON: STOP mode with regulator ON

  *     @arg PWR_Regulator_LowPower: STOP mode with regulator in low power mode

  * @param  PWR_STOPEntry: specifies if STOP mode in entered with WFI or WFE instruction.

  *   This parameter can be one of the following values:

  *     @arg PWR_STOPEntry_WFI: enter STOP mode with WFI instruction

  *     @arg PWR_STOPEntry_WFE: enter STOP mode with WFE instruction

  * @retval None

  */

void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry)

{

  uint32_t tmpreg = 0;

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_PWR_REGULATOR(PWR_Regulator));

  assert_param(IS_PWR_STOP_ENTRY(PWR_STOPEntry));

  /* Select the regulator state in STOP mode ---------------------------------*/

  tmpreg = PWR->CR;

  /* Clear PDDS and LPDS bits */

  tmpreg &= CR_DS_MASK;

  /* Set LPDS bit according to PWR_Regulator value */

  tmpreg |= PWR_Regulator;

  /* Store the new value */

  PWR->CR = tmpreg;

  /* Set SLEEPDEEP bit of Cortex System Control Register */

  SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP;

  /* Select STOP mode entry --------------------------------------------------*/

  if(PWR_STOPEntry == PWR_STOPEntry_WFI)

  {   

    /* Request Wait For Interrupt */

    __WFI();

  }

  else

  {

    /* Request Wait For Event */

    __WFE();

  }

  /* 以下的程序是当重新唤醒时才执行的，清除 SLEEPDEEP 位的状态 */

  SCB->SCR &= (uint32_t)~((uint32_t)SCB_SCR_SLEEPDEEP);  

}

在执行最后一句代码前，系统由于调用了__WFI 或 __WFE，已经进入了停止模式，因此，这句清除SLEEPDEEP 位并不会执行。而当内核重新被唤醒时，才会清除SLEEPDEEP位，方便使用。

SCB->SCR &= (uint32_t)~((uint32_t)SCB_SCR_SLEEPDEEP); 

4 进入待机模式（很简单）：

/**

  * @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();

}

PVD电源监控

       实际上，PVD监测的是VDD的电压，也就是stm32的供电电压。当我们调节（降低VDD电压）时，PVD一旦监测到小于设置的阈值，就会产生PVD中断。

标准库中，关于PVD的函数：

1 监测电压等级配置

/**

  * @brief  Configures the voltage threshold detected by the Power Voltage Detector(PVD).

  * @param  PWR_PVDLevel: specifies the PVD detection level

  *   This parameter can be one of the following values:

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V2: PVD detection level set to 2.2V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V3: PVD detection level set to 2.3V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V4: PVD detection level set to 2.4V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V5: PVD detection level set to 2.5V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V6: PVD detection level set to 2.6V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V7: PVD detection level set to 2.7V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V8: PVD detection level set to 2.8V

  *     @arg PWR_PVDLevel_2V9: PVD detection level set to 2.9V

  * @retval None

  */

void PWR_PVDLevelConfig(uint32_t PWR_PVDLevel)

{

  uint32_t tmpreg = 0;

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_PWR_PVD_LEVEL(PWR_PVDLevel));

  tmpreg = PWR->CR;

  /* Clear PLS[7:5] bits */

  tmpreg &= CR_PLS_MASK;

  /* Set PLS[7:5] bits according to PWR_PVDLevel value */

  tmpreg |= PWR_PVDLevel;

  /* Store the new value */

  PWR->CR = tmpreg;

}

2 PVD监测使能函数

/**

  * @brief  Enables or disables the Power Voltage Detector(PVD).

  * @param  NewState: new state of the PVD.

  *   This parameter can be: ENABLE or DISABLE.

  * @retval None

  */

void PWR_PVDCmd(FunctionalState NewState)

{

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));

  *(__IO uint32_t *) CR_PVDE_BB = (uint32_t)NewState;

}

整个配置的过程其实很简单：

/**

  * @brief  配置PVD.

  * @param  None

  * @retval None

  */

void PVD_Config(void)