2021年12月20日 | STM32电源管理—实现低功耗

一、电源管理—实现低功耗

电源对电子设备的重要性不言而喻，它是保证系统稳定运行的基础，而保证系统能稳定运行后，又有低功耗的要求。 在很多应用场合中都对电子设备的功耗要求非常苛刻，如某些传感器信息采集设备，仅靠小型的电池提供电源，要求工作长达数年之久，且期间不需要任何维护；由于智慧穿戴设备的小型化要求，电池体积不能太大导致容量也比较小，所以也很有必要从控制功耗入手，提高设备的续行时间。 因此， STM32 有专门的电源管理外设监控电源并管理设备的运行模式， 确保系统正常运行，并尽量降低器件的功耗。

默认情况下，系统复位或上电复位后，微控制器进入运行模式。在运行模式下， CPU 通过HCLK 提供时钟，并执行程序代码。系统提供了多个低功耗模式，可在 CPU不需要运行时（例如等待外部事件时）节省功耗。由用户根据应用选择具体的低功耗模式，以在低功耗、短启动时间和可用唤醒源之间寻求最佳平衡。

详细信息看中文手册的第五章，5.3电源管理

器件有三个低功耗模式：

（1）睡眠模式（Cortex-M4内核停止，外设保持运行，唤醒速度是最快的，

    执行WFI (Wait For   Interrupt，任何中断都能唤醒)

（2）停止模式（所有时钟都停止，执行PWR_EnterSTOPMode，外部中断控制线唤醒，例如按键）

（3）待机模式（1.2 V 域断电，唤醒速度最慢，程序从头开始运行，就跟手机关机一样，这种模式一般用的不多，调用PWR_EnterSTANDBYMode）

此外，可通过下列方法之一降低运行模式的功耗：

（1）降低系统时钟速度

（2）不使用 APBx 和 AHBx 外设时，将对应的外设时钟关闭

二、睡眠模式

在睡眠模式中，仅关闭了内核时钟，内核停止运行，但其片上外设， CM4 核心的外设全都还照常运行。有两种方式进入睡眠模式，它的进入方式决定了从睡眠唤醒的方式，分别是 WFI(wait for interrupt)和 WFE(wait for event)，即由等待“中断”唤醒和由“事件”唤醒。

1.睡眠模式各种特性

立即睡眠 ：在执行 WFI 或 WFE 指令时立即进入睡眠模式。

退出时睡眠 ：在退出优先级最低的中断服务程序后才进入睡眠模式。

进入方式： 内核寄存器的 SLEEPDEEP = 0 ，然后调用 WFI 或 WFE 指令即可进入睡眠模式；

另外若内核寄存器的 SLEEPONEXIT=0 时 ， 进入“ 立即睡眠 ” 模式SLEEPONEXIT=1 时，进入“退出时睡眠”模式。

唤醒方式： 如果是使用 WFI (Wait From Interrupt)指令睡眠的，则可使用任意中断唤醒；如果是使用 WFE(Wait From Event) 指令睡眠的，则由事件唤醒。

睡眠时 ，关闭内核时钟，内核停止，而外设正常运行，在软件上表现为不再执行新的代码。这个状态会保留睡眠前的内核寄存器、内存的数据。

唤醒延迟 ：无延迟。

唤醒后 ，若由中断唤醒，先进入中断，退出中断服务程序后，接着执行 WFI 指令后的程序；若由事件唤醒，直接接着执行 WFE 后的程序。

进入睡眠模式之后，任意中断可以唤醒CPU。

三、停止模式

在停止模式中，进一步关闭了其它所有的时钟，于是所有的外设都停止了工作，但由于其 1.2V 区域的部分电源没有关闭，还保留了内核的寄存器、内存的信息，所以从停止模式唤醒，并重新开启时钟后，还可以从上次停止处继续执行代码。停止模式可以由任意一个外部中断(EXTI)唤醒。在停止模式中可以选择电压调节器为开模式或低功耗模式，可选择内部 FLASH 工作在正常模式或掉电模式。

当退出停止模式后,它是选择内部的HSI RC振荡器作为时钟，但是这不是我们想要的CPU的频率，所以重新调用SysteInit函数

1.停止模式的各种特性

调压器低功耗模式 ：在停止模式下调压器可工作在正常模式或低功耗模式，可进一步降低功耗

FLASH掉电模式 ： 在停止模式下 FLASH 可工作在正常模式或掉电模式，可进一步降低功耗

进入方式 ： 内核寄存器的 SLEEPDEEP =1， PWR_CR 寄存器中的 PDDS=0，然后调用 WFI或 WFE 指令即可进入停止模式；

PWR_CR 寄存器的 LPDS=0 时，调压器工作在正常模式， LPDS=1 时工作在低功耗模式；

PWR_CR 寄存器的 FPDS=0 时， FLASH 工作在正常模式， FPDS=1 时进入掉电模式。

唤醒方式 ： 如果是使用 WFI 指令睡眠的，可使用任意 EXTI 线的中断唤醒；如果是使用 WFE 指令睡眠的，可使用任意配置为事件模式的 EXTI 线事件唤醒。

停止时， 内核停止，片上外设也停止。这个状态会保留停止前的内核寄存器、内存的数据。

唤醒延迟 ： 基础延迟为 HSI 振荡器的启动时间，若调压器工作在低功耗模式，还需要加上调压器从低功耗切换至正常模式下的时间，

若 FLASH 工作在掉电模式，还需要加上 FLASH 从掉电模式唤醒的时间。

唤醒后， 若由中断唤醒，先进入中断，退出中断服务程序后，接着执行 WFI 指令后的程序；若由事件唤醒，直接接着执行 WFE 后的程序。唤醒后， STM32会使用 HIS 作为系统时钟。

由外部中断按键触发唤醒。

四、待机模式

待机模式，它除了关闭所有的时钟，还把 1.2V 区域的电源也完全关闭了，也就是说，从待机模式唤醒后，由于没有之前代码的运行记录，只能对芯片复位，重新检测 boot 条件，

从头开始执行程序。它有四种唤醒方式，分别是 WKUP(PA0)引脚的上升沿(相当于手机的电源键)， RTC 闹钟事件（相当于手机自动开机）， NRST 引脚的复位和 IWDG(独立看门狗)复位。

1、 待机模式的各种特性

进入方式 ： 内核寄存器的 SLEEPDEEP =1， PWR_CR 寄存器中的 PDDS=1， PWR_CR 寄存器中的唤醒状态位 WUF=0，然后调用 WFI 或 WFE 指令即可进入待机模式；

唤醒方式 ： 通过 WKUP 引脚的上升沿， RTC 闹钟、唤醒、入侵、时间戳事件或NRST 引脚外部复位及 IWDG 复位唤醒。

待机时 ， 内核停止，片上外设也停止；内核寄存器、内存的数据会丢失；除复位引脚、 RTC_AF1 引脚及 WKUP 引脚，其它 I/O 口均工作在高阻态。

唤醒延迟 ： 芯片复位的时间

唤醒后 ， 相当于芯片复位，在程序表现为从头开始执行代码