STM32单片机低功耗模式梳理

Ber_thaw99

在功耗要求比较高的场景，需要尽可能的降低板级功耗。此时需要主控mcu进入低功耗模式。本文以 STM32 单片机为例，聊一聊低功耗。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]聊一聊

STM32F10xx 的低功耗模式有三种：

• 睡眠模式
• 停止模式
• 待机模式
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此外，在运行模式下，可以通过以下方式中的一种降低功耗：

• 降低系统时钟
• 关闭APB和AHB总线上未被使用的外设时钟。
  

低功耗模式一览表

接下来，我们逐个介绍一下各个降低功耗的模式。

（1）降低系统时钟

在运行模式下，通过对预分频寄存器进行编程，可以降低任意一个系统时钟(SYSCLK、HCLK、 PCLK1、 PCLK2)的速度。进入睡眠模式前，也可以利用预分频器来降低外设的时钟。

（2）外部时钟控制

在运行模式下，任何时候都可以通过停止为外设和内存提供时钟（HCLK和PCLKx）来减少功耗。

为了在睡眠模式下更多地减少功耗，可在执行 WFI 或 WFE 指令前关闭所有外设的时钟。

（3）睡眠模式

此模式下，Corte-M3内核停止，所有外设包括 Cortex-M3 核心的外设，如 NVIC、系统时钟（SysTick）等仍在运行) ，所有的 I/O 引脚都保持它们在运行模式时的状态。

该模式唤醒所需的时间最短，因为没有时间损失在中断的进入或退出上。

通过执行 WFI 或 WFE 指令进入睡眠状态。根据Cortex™-M3系统控制寄存器中的 SLEEPONEXIT位的值，有两种选项可用于选择睡眠模式进入机制：

• SLEEP-NOW：如果 SLEEPONEXIT 位被清除，当执行 WRI 或 WFE 时，微控制器立即进入睡眠模式。
• SLEEP-ON-EXIT：如果 SLEEPONEXIT 位被置位，系统从最低优先级的中断处理程序中退出时，微控制器就立即进入睡眠模式。
  
  

（2）停止模式

停止模式是在 Cortex-M3 的深睡眠模式基础上结合了外设的时钟控制机制，所有的时钟都已停止。在停止模式下电压调节器可运行在正常或低功耗模式。

此时在 1.8V 供电区域的的所有时钟都被停止， PLL、 HSI 和 HSE RC振荡器的功能被禁止， SRAM 和寄存器内容被保留下来。

在停止模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。

在停止模式下，通过设置电源控制寄存器（PWR_CR）的 LPDS 位使内部调节器进入低功耗模式，能够降低更多的功耗。

如果正在进行闪存编程或对APB访问，直到访问操作完成，系统才进入停止模式。

当一个中断或唤醒事件导致退出停止模式时， HSI RC 振荡器被选为系统时钟。

（3）待机模式

待机模式可实现系统的最低功耗。

该模式是在Cortex-M3深睡眠模式时关闭电压调节器。整个 1.8V 供电区域被断电。PLL、 HSI和HSE振荡器也被断电。SRAM 和寄 存器内容丢失。

只有备份的寄存器和待机电路维持供电。

可以通过设置独立的控制位，选择以下待机模式的功能：

• 独立看门狗(IWDG)：可通过写入看门狗的键寄存器或硬件选择来启动IWDG。一旦启动了独立看门狗，除了系统复位，它不能再被停止。
• 实时时钟(RTC)：通过备用区域控制寄存器(RCC_BDCR)的RTCEN位来设置。
• 内部RC振荡器(LSI RC)：通过控制/状态寄存器(RCC_CSR)的LSION位来设置。
• 外部32.768kHz振荡器(LSE)：通过备用区域控制寄存器(RCC_BDCR)的LSEON位设置
  
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外部复位(NRST引脚)、 IWDG复位、 WKUP引脚上的上升沿或RTC闹钟事件的上升沿，可以使微控制器从待机模式退出。

从待机唤醒后，除了电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)，所有寄存器被复位。代码执行等同于复位后的执行。