第46期：低功耗设计：软硬件协奏曲

到目前这个阶段，我们不再追求"功能实现"，而是追求**"极致性能"**。对于电池供电的物联网设备（如智能门锁、无线传感器），功耗就是生命线。如果你的设备用两节干电池只能跑一周，而竞争对手能跑两年，你的产品即使功能再强，也卖不出去。

很多新手以为调用一句 HAL_EnterSTOPMode() 就万事大吉了，结果一测电流：5mA。为什么 CPU 明明睡着了，电流还是像流水一样漏光了？

为什么你的 MCU 休眠了还是耗电 5mA？漏电流到底漏在哪里？

MCU 的睡眠不是只有"睡"和"醒"两种状态，它像人的睡眠一样有深浅之分（以 STM32 为例）：

Sleep Mode (浅睡):
- 动作： 仅关闭 CPU 内核时钟。外设（UART, PWM, ADC）全开，RAM 数据保留。
- 功耗： mA 级别 (如 5mA)。
- 用途： 等待中断（如等待 UART 接收一个字节）。基本不省电。
Stop Mode (深睡 - 最常用):
- 动作： 关闭所有 1.8V 域的时钟（HSI/HSE 停振）。保留 RAM 数据。保留寄存器内容。
- 功耗： uA 级别 (如 10uA - 500uA)。
- 唤醒： 任意外部中断 (EXTI) 可唤醒。速度快。
Standby Mode (休克):
- 动作： 关闭电压调节器 (LDO)，整个 1.8V 核心断电。RAM 数据丢失（除了备份寄存器）。
- 功耗： nA 级别 (如 2uA)。
- 唤醒： 只有 WKUP 引脚或 RTC 闹钟能唤醒。醒来等于复位。

核心误区： 很多新手调用了 Stop 模式，发现电流还是很大。原因通常不在 MCU 内部，而在引脚。

当 MCU 进入休眠时，GPIO 的电平状态依然保持。

如果配置不当，电流就会顺着引脚流向外部电路，或者在内部产生震荡。

漏电场景 A：浮空输入 (Floating Input)

现象： 引脚悬空，既不接高也不接低。
原理： 输入端的 CMOS 栅极对噪声极度敏感。外部的静电干扰会让电平在 0 和 1 之间高频翻转（线性区），导致内部推挽管直通，产生几百 uA 的直通电流 (Shoot-through current)。
专家对策： 休眠前，将所有未使用的引脚 配置为 Analog Input (模拟输入)。
- 模拟输入模式下，施密特触发器被断开，彻底杜绝漏电。

漏电场景 B：与外部电路"打架"

漏电场景 C：电阻分压电路

除了 GPIO，板子上还有很多"吸血鬼"。

LDO (电源芯片) 的静态电流 I_q:
- 便宜的 LDO（如 AMS1117）在空载时，自身也要消耗 5mA - 10mA 电流。这比 MCU 还要大！
- 对策： 选用低 I_q的 LDO（如 XC6206，静态电流仅 1uA）。
外部上拉电阻：
- I2C 总线上的上拉电阻。如果休眠时 MCU 把 I2C 引脚拉低了，电流就会从 3.3V 经电阻流进 MCU。
- 对策： 休眠时，释放 I2C 引脚（设为开漏高阻）。
调试接口 (SWD/JTAG):
- 有时候插着仿真器测功耗是不准的，因为仿真器内部电路会倒灌电流。
- 对策： 拔掉 J-Link 再测。

不能用普通万用表的 mA 档。

量程切换问题： 设备在休眠时是 uA 级，唤醒干活是 mA 级。普通万用表在自动换挡瞬间，内阻剧烈变化，会导致 MCU 掉电复位。
BURST 脉冲捕捉： 很多低功耗设备是"间歇性工作"的（睡 1秒，醒 10ms）。普通万用表刷新太慢，根本抓不到那 10ms 的峰值电流，算出的平均功耗是错的。

专家工具：

高精度台表 (6位半): 即使是 Keysight 34465A，也需要设置好积分时间。
Power Profiler (功耗分析仪): 如 Nordic PPK2 或 ST PowerShield。
- 它们能以 100kHz 的采样率，连续记录电流波形，并自动积算出平均功耗。这才是开发低功耗产品的神器。

FreeRTOS 默认有一个 SysTick 心跳（1ms 一次）。

这意味着：MCU 刚睡下去 1ms，就被 SysTick 中断叫醒："喂，看看有没有任务要跑？""没有。""那继续睡。"

每秒钟被叫醒 1000 次，光是进出中断的开销就很大。

Tickless Idle:

低功耗不仅仅是软件调用 Stop()，它是软硬件的协奏曲：

做好低功耗，你的产品才能真正的"无线化"。