文章目录
- 一、什么是低功耗？
- 二、STM32电源系统结构
- 三、低功耗模式介绍
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- [1. 睡眠模式（sleep mode）](#1. 睡眠模式（sleep mode）)
- [2. 停机模式（stop mode）](#2. 停机模式（stop mode）)
- [3. 待机模式（standby mode）](#3. 待机模式（standby mode）)
- 四、低功耗寄存器
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- [1. 电源控制寄存器(PWR_CR)](#1. 电源控制寄存器(PWR_CR))
- [2. 电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)](#2. 电源控制/状态寄存器(PWR_CSR))
- [3. 系统控制寄存器（(SCB_SCR)）](#3. 系统控制寄存器（(SCB_SCR)）)
- 五、低功耗库函数介绍
- 总结
一、什么是低功耗？
STM32的低功耗（low power mode）特性是其嵌入式处理器系列的一个重要优势，特别适用于需要长时间运行且功耗敏感的应用场景，如便捷式设备、物联网设备、智能家居系统等。
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，所以有必要从控制功耗 入手，提供设备的续航时间。
二、STM32电源系统结构
系统是这4个部分进行供电
注：VDDA和VSSA必须分别联到VDD和VSS。
三、低功耗模式介绍
低功耗模式如何处理这些电源？
STM32具有运行、睡眠、停止和待机 四种工作模式。
睡眠、停止和待机是三种低功耗模式。
上电后默认是在运行模式，当内核不需要继续运行时，可以选择后面三种低功耗模式。
1. 睡眠模式（sleep mode）
在睡眠模式下，CPU停止工作，但所有外设（如ADC、通信接口等）仍然运行，时钟继续运转。这适用于需要暂时关闭CPU但外围设备需要继续工作的场景。
模式特点：
- 对系统影响小，但节能效果最差
- 在睡眠模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
进入条件：
- 当系统控制寄存器中的SLEEPDEEP位被清除（通常为0） ，并且SLEEPONEXIT位根据需求设置时（如果设置为1，则在最低优先级中断处理程序退出时进入sleep模式；如果为0，则执行WFI或WFE时立即进入）。
- 执行WFI （Wait For Interrupt）或WFE（Wait For Event）指令来进入。
唤醒条件：
- 任意一个中断都能将系统从Sleep模式唤醒。
- 如果执行WFE指令进入Sleep模式，则一旦发生唤醒事件时，MCU将唤醒。
2. 停机模式（stop mode）
在停机模式下，CPU和核心外围设备的时钟会停止，但部分唤醒源（如外部中断和某些定时器）仍然运行。这适用于需要长时间等待外部事件唤醒的应用，如等待用户输入或外部信号。Stop模式实现了非常低的功耗，同时保留了SRAM和寄存器的内容。
模式特点：
- 节能效果好，程序不会复位。但恢复时间较长（比如振荡器需要重新起震等）。
- 在停机模式下，所有I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态
- 退出停止模式，HSI RC振荡器被选为系统时钟。【刚开机时，系统时钟是72MHz，进入停机模式后，再从停机模式退出，系统时钟变成HSI，8MHz，如果想要系统正常工作，需要重新配置72MHz。】
进入条件：
- 需要将SLEEPDEEP位设置为1 以进入深度睡眠模式，然后通过设置电源控制/状态寄存器（PWR_CSR）中的PDDS位为0来选择进入Stop模式。
- 根据需求设置LPDS位（LPDS = 0：表示在深睡眠模式下，电压调节器保持开启 状态；LPDS = 1：表示在深睡眠模式下，电压调节器进入低功耗模式。）。
- 执行WFI （Wait For Interrupt）或WFE（Wait For Event）指令来进入。
- 在进入Stop模式之前，通常需要关闭不必要的外设时钟，并保存需要保留的状态信息。
唤醒条件：
- stop模式可以通过外部中断（如按键中断、USART接收中断等）唤醒。
- RTC闹钟事件、USB唤醒、以太网（ETH）唤醒等也可以作为唤醒源，但这些通常需要通过外部中断来触发。
3. 待机模式（standby mode）
在该模式下，CPU、外围设备和时钟都被关闭，只保留唤醒逻辑和备份寄存器。这适用于不需要保留RAM内容且可以从复位状态恢复的设备，常见于需要极低功耗且稀疏唤醒的应用。Standby模式时STM32中功耗最低的模式之一。
模式特点：
- 节能效果最好，但程序会复位，只有少数条件唤醒。
- 在Standby模式下，大部分IO引脚处于高阻态，只有复位引脚、TAMPER引脚（如果配置为防侵入或校准输出）和WKUP引脚可用作唤醒源。
进入条件：
- Standby模式进入前，需要清除 电源控制/状态寄存器（PWR_CSR）中的WUF位，以确保没有未处理的唤醒标志。
- 将SLEEPDEEP位设置为1 以进入深度睡眠模式，并设置PDDS位为1来选择进入Standby模式。
- 执行WFI 或WFE指令进入Standby模式。
唤醒条件：
- Standby模式可以通过WKUP引脚的上升沿唤醒。
- RTC闹钟事件也可以作为唤醒源
- 独立看门狗（IWDG）复位和NRST引脚上的外部复位也可以唤醒STM32，但这通常用于系统复位而非低功耗唤醒。
三种低功耗模式进入条件示意图：
四、低功耗寄存器
1. 电源控制寄存器(PWR_CR)
关注：
PDDS位 :掉电深睡眠
与LPDS位协同操作
0：当CPU进入深睡眠时进入停机模式，调压器的状态由LPDS位控制。
1：CPU进入深睡眠时进入待机模式。
LPDS位 :深睡眠下的低功耗
PDDS=0时，与PDDS位协同操作
0：在停机模式下电压调压器开启
1：在停机模式下电压调压器处于低功耗模式
2. 电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)
关注：
EWUP位 ：使能WKUP引脚
0：WKUP引脚为通用I/O。WKUP引脚上的事件不能将CPU从待机模式唤醒
1：WKUP引脚用于将CPU从待机模式唤醒，WKUP引脚被强置为输入下拉的配置(WKUP引脚上的上升沿 将系统从待机模式唤醒)
注：在系统复位时清除这一位。
WUF位 ：唤醒标志
该位由硬件设置，并只能由POR/PDR(上电/掉电复位)或设置电源控制寄存器(PWR_CR)的CWUF位清除。
0：没有发生唤醒事件
1：在WKUP引脚上发生唤醒事件或出现RTC闹钟事件。
注：当WKUP引脚已经是高电平时，在(通过设置EWUP位)使能WKUP引脚时，会检测到一个额外的事件。
3. 系统控制寄存器（(SCB_SCR)）
SLEEPDEEP位 ：
0：睡眠
1：深度睡眠
SLEEPONEXIT位 ：
0：立即睡眠
1：中断退出后睡眠
五、低功耗库函数介绍
// 睡眠模式
HAL_PWR_EnterSLEEPMode();
// 停机模式
HAL_PWR_EnterSTOPMode();
// 待机模式
HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
// 使能时钟电源
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
// 使能WAKEUP引脚的唤醒功能
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1)
// 清除唤醒标记，否则将持续保持唤醒状态
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG();
总结
低功耗是STM32非常重要的嵌入式处理器系列的特性，适用于长时间运行且功耗敏感的应用场景。它有3种工作模式，分别为睡眠、停止和待机模式，我们需要了解这三种工作模式的特点、进入条件以及唤醒条件，帮助我们更快速的提高设备的续航时间。