低功耗

news2025/6/27 1:08:26

低功耗

STM32中的电源系统

STM32 中的低功耗

STM32中的电源系统

-- 首先我们应该了解单片机内部的电源

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ADC 电源及参考电压（VDDA供电区域）。为了提高转换精度， STM32 的 ADC 配有独立的电源接口，方便进行单独的滤波。ADC 的工作电源使用 VDDA引脚输入，使用 VSSA作为独立的地连接， VREF引脚则为 ADC 提供测量使用的参考电压。

调压器供电电路（VDD/1.8V 供电区域）。在 STM32 的电源系统中调压器供电的电路是最主要的部分，调压器为备份域及待机电路以外的所有数字电路供电，其中包括内核、数字外设以及 RAM，调压器的输出电压约为 1.8V，因而使用调压器供电的这些电路区域被称为 1.8V 域。调压器可以运行在“运行模式”、“停止模式”以及“待机模式”。在运行模式下， 1.8V 域全功率运行；在停止模式下 1.8V 域运行在低功耗状态， 1.8V 区域的所有时钟都被关闭，相应的外设都停止了工作，但它会保留内核寄存器以及SRAM 的内容；在待机模式下，整个 1.8V 域都断电，该区域的内核寄存器及SRAM 内容都会丢失(备份区域的寄存器不受影响)。

备份域电路（后备供电区域）。STM32 的 LSE 振荡器、 RTC 及备份寄存器这些器件被包含进备份域电路中，这部分的电路可以通过 STM32 的 VBAT 引脚获取供电电源，在实际应用中一般会使用 3V 的钮扣电池对该引脚供电.

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STM32 中的低功耗

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。

-- 由此可以看出，单片机的低功耗主要是睡眠，停止，待机三种模式，那么他们的区别是什么呢？

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-- 什么叫做单片机指令，如何区分是单片机的指令，前面有两个“__“的指令就是单片机指令，例如

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-- 1、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， CM3 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。

-- 2、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 1.8V 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。

-- 3、待机模式

待机模式，它除了关闭所有的时钟，还把 1.8V 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， RTC 闹钟事件， NRST 引脚的复位和 IWDG(独立看门狗)复位。

相关代码

-- 可以参考官方代码

-- 1、睡眠模式

我们了解到进入各种低功耗模式时都需要调用 WFI 或 WFE 命令，它们实质上都是内核指令，在库文件 core_cm3.h 中把这些指令封装成了函数，

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！！！注：开exti中断（唤醒的条件），把其他中断关了（以防影响实验结果），串口中断只要不发数据不会触发（所以可以开着）


    usart_init();
	exti_init();


	//睡眠模式
	printf("进入睡眠模式AAAA\r\n");
	__WFI();//进入睡眠模式	//执行的结果应该是不会执行以下代码，直到有中断唤醒
	printf("进入睡眠模式BBBB\r\n");

-- 效果图

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-- 2、停止模式

直接调用 WFI 和 WFE 指令可以进入睡眠模式，而进入停止模式则还需要在调用指令前设置一些寄存器位， STM32 标准库把这部分的操作封装到 PWR_EnterSTOPMode 函数中了。

这个函数有两个输入参数，分别用于控制调压器的模式及选择使用 WFI 或 WFE 停止，代码中先是根据调压器的模式配置 PWR_CR 寄存器，再把内核寄存器的 SLEEPDEEP 位置 1，这样再调用 WFI 或 WFE 命令时， STM32 就不是睡眠，而是进入停止模式了。函数结尾处的语句用于复位 SLEEPDEEP 位的状态，由于它是在 WFI 及 WFE 指令之后的，所以这部分代码是在 STM32 被唤醒的时候才会执行。
要注意的是进入停止模式后， STM32 的所有 I/O 都保持在停止前的状态，而当它被唤醒时， STM32 使用 HSI 作为系统时钟(8MHz)运行，由于系统时钟会影响很多外设的工作状态，所以一般我们在唤醒后会重新开启 HSE，把系统时钟设置回原来的状态。

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	usart_init();
	exti_init();
	key_init();

    printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");
    printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");
    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);
    SystemInit();//必须要加
    
    
    printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");
    printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");
    printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");

-- 3、待机模式

类似地， STM32 标准库也提供了控制进入待机模式的函数：PWR_EnterSTANDBYMode

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该函数中先配置了 PDDS 寄存器位及 SLEEPDEEP 寄存器位，接着调用__force_stores 函数确保存储操作完毕后再调用 WFI 指令，从而进入待机模式。这里值得注意的是，待机模式也可以使用 WFE 指令进入的，如果您有需要可以自行修改。在进入待机模式后，除了被使能了的用于唤醒的 I/O，其余 I/O 都进入高阻态，而从待机模式唤醒后，相当于复位 STM32 芯片，程序重新从头开始执行。

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    void System_EnterStandby(void)
    {
        //进入待机模式先设置唤醒方式 --- WKUP
        PWR_ClearFlag(PWR_FLAG_WU);
        PWR_WakeUpPinCmd(ENABLE);		//使能唤醒引脚
        PWR_EnterSTANDBYMode();
    }

    main函数中
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	//pwm_init();
	//dht11_init();
	//SysTick_Config(72000);
	usart_init();

    SysTick_Config(72000);
	printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");
	printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");
	System_EnterStandby();
	printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");
	printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");
	printf("ABC %d %s\r\n", 20, "CBA");
	//待机模式，重新唤醒后，类似于复位，就会从头执行，每次都打印两句话
	//再次点击下载程序时，就下载不进去了，因为进入待机模式了，什么都关了
	//首先按住板子的复位按键，然后点击下载，按大概0.5s，就可以了

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