低功耗模式簡(jiǎn)介

TM32的低功耗模式是特別設(shè)計(jì)來減少微控制器在不活躍狀態(tài)下的能耗。這些模式允許STM32在保持核心功能的同時(shí)盡可能減少電力消耗，適合用在電池供電或需長(zhǎng)期運(yùn)行的場(chǎng)景。理解各種低功耗模式如何節(jié)能，主要包括以下幾個(gè)方面：

關(guān)閉時(shí)鐘信號(hào)：在微控制器非活躍階段關(guān)閉CPU和不必要外圍設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)，減少硬件運(yùn)行所消耗的能量。
降低工作頻率：通過降低微控制器的工作頻率，減少能量消耗。
停止不必要的外圍設(shè)備：如果外圍設(shè)備（如ADC，通訊接口）暫時(shí)不需要，將它們關(guān)閉或設(shè)置成低能耗狀態(tài)。
利用休眠狀態(tài)：在設(shè)備不需要執(zhí)行任務(wù)時(shí)進(jìn)入休眠狀態(tài)，某些模塊和處理器核心完全關(guān)閉，僅保持極少量電路活躍以保持必要狀態(tài)或等待喚醒信號(hào)。
喚醒機(jī)制：在需要的時(shí)候，可以通過外部事件（如按鍵、定時(shí)器或其他中斷源）快速喚醒微控制器。

通過對(duì)這些策略的應(yīng)用，可以使STM32在不犧牲功能性的情況下，有效延長(zhǎng)電池壽命，優(yōu)化能源使用。

STM32的不同低功耗模式差異

Sleep模式：

特點(diǎn)：在該模式下，CPU停止工作，但所有外設(shè)仍然運(yùn)行，時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
適用場(chǎng)景：當(dāng)應(yīng)用只需要暫時(shí)關(guān)閉CPU但外圍設(shè)備（如ADC，通信接口）需要繼續(xù)工作時(shí)使用。

Stop模式：

特點(diǎn)：進(jìn)入Stop模式時(shí)，CPU和核心外圍設(shè)備的時(shí)鐘會(huì)停止，僅有部分喚醒源仍然運(yùn)行，如外部中斷和某些定時(shí)器。
適用場(chǎng)景：適用于需要長(zhǎng)時(shí)間等待外部事件喚醒的應(yīng)用，比如等待用戶輸入或外部信號(hào)。

Standby模式：

特點(diǎn)：Standby模式會(huì)關(guān)閉CPU、外圍設(shè)備和時(shí)鐘，只保留喚醒邏輯和備份寄存器。電源開關(guān)電路（PWR）的電源電壓監(jiān)測(cè)器（PVD）繼續(xù)工作，可以監(jiān)視電源電壓。
適用場(chǎng)景：當(dāng)設(shè)備不需要保留RAM內(nèi)容且可以從復(fù)位狀態(tài)恢復(fù)時(shí)使用，常見于需要極低功耗且稀疏喚醒的應(yīng)用。

Shutdown模式：

特點(diǎn)：這是最節(jié)能的模式，幾乎所有電源都會(huì)關(guān)閉，僅保持喚醒邏輯和少部分寄存器。除了低功耗喚醒和復(fù)位電路，收發(fā)器的喚醒引腳也保持激活。
適用場(chǎng)景：適合于極端省電場(chǎng)合，可以忍受較長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間。

喚醒機(jī)制

Sleep模式下的喚醒：

中斷信號(hào)：任何配置好的可用中斷都可以從Sleep模式喚醒STM32，包括外部GPIO中斷或內(nèi)部模塊產(chǎn)生的中斷。
事件：像DMA傳送完成或從等待模式中的事件可以喚醒。

Stop模式下的喚醒：

外部中斷：通過配置的引腳檢測(cè)到外部信號(hào)變化（如按鍵按下）可以喚醒STM32。
RTC喚醒：實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）中斷或者喚醒定時(shí)器到期事件可以從Stop模式中喚醒微控制器。

Standby模式下的喚醒：

喚醒引腳（Wake-up Pin）：STM32的某些引腳可以配置為喚醒引腳，當(dāng)這些引腳檢測(cè)到特定信號(hào)（通常是高電平或低電平信號(hào)）時(shí)可以喚醒微控制器。
RTC事件：和Stop模式類似，具有喚醒功能的RTC事件也可以用來從Standby模式喚醒。

Shutdown模式下的喚醒：

喚醒引腳：即使在Shutdown模式，某些特定的喚醒引腳也是可以配置并激活的，并可以通過邊沿或電平觸發(fā)來喚醒微控制器。
RTC喚醒：實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)定喚醒事件是另一種常見的從Shutdown模式中喚醒STM32的方式。

實(shí)戰(zhàn)代碼示例

Sleep模式：

#include "stm32f10x.h"

void Enter_SleepMode(void) {
    // 以下是進(jìn)入Sleep模式前的相關(guān)設(shè)置
    // 配置中斷喚醒源等...

    // 設(shè)置SLEEPONEXIT位，CPU退出所有中斷服務(wù)函數(shù)后直接進(jìn)入睡眠模式
    SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPONEXIT_Msk;
    
    // 進(jìn)入Sleep模式
    __WFI(); // 使用WFI指令進(jìn)入Sleep模式
}

Stop模式：

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_pwr.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"

void Enter_StopMode(void) {
    // 先關(guān)閉所有用不到的外設(shè)的時(shí)鐘以節(jié)省能耗
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, DISABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, DISABLE);
    // 其它外設(shè)時(shí)鐘也要關(guān)閉

    // 配置中斷喚醒源等...

    // 進(jìn)入Stop模式
    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);
}

Standby模式：

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_pwr.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"

void Enter_StandbyMode(void) {
    // 配置喚醒引腳或RTC等喚醒源

    // 設(shè)置PDDS位進(jìn)入Standby模式
    PWR->CR |= PWR_CR_PDDS;

    // 清除Wake-up標(biāo)志
    PWR->CR |= PWR_CR_CWUF;
    
    // 進(jìn)入Standby模式
    __WFI();
}

Shutdown模式：

請(qǐng)注意，標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)不直接支持Shutdown模式，因?yàn)檫@是STM32L4系列種特有的模式，屬于低功耗模式的一種。對(duì)于使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的STM32F1系列，最接近于Shutdown模式的是Standby模式。

注意事項(xiàng)：

這些示例代碼針對(duì)的是STM32F1系列的微控制器。對(duì)于其它系列（如STM32F4或STM32L4），代碼會(huì)稍有不同，因?yàn)椴煌盗械腟TM32可能有輕微不同的低功耗模式功能。

在進(jìn)入低功耗模式之前，通常需要關(guān)閉或配置為低能耗狀態(tài)的外設(shè)，以及配置喚醒源或重置源。

上面的代碼片段主要涉及到電源管理部分的代碼，實(shí)際應(yīng)用中還需要添加外設(shè)初始化、中斷配置和必要的外圍邏輯。

如需進(jìn)入低功耗模式之前或喚醒后執(zhí)行特定操作，請(qǐng)根據(jù)應(yīng)用實(shí)際需要補(bǔ)充相關(guān)功能代碼。

請(qǐng)根據(jù)實(shí)際的微控制器型號(hào)和開發(fā)需求，查閱對(duì)應(yīng)的參考手冊(cè)，在理解了每個(gè)函數(shù)和寄存器操作的含義后，將這些代碼片段整合到你的項(xiàng)目中。

喚醒操作實(shí)戰(zhàn)代碼

進(jìn)入STM32低功耗模式后，你需要提前配置好一個(gè)或多個(gè)喚醒源，并在喚醒后執(zhí)行相應(yīng)的操作。這些喚醒源通常包括外部中斷、定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）事件等。以下是如何配置喚醒源以及喚醒后如何執(zhí)行特定操作的示例：

一、配置外部中斷作為喚醒源

以配置GPIO為外部中斷作為喚醒Stop模式為例：

#include "stm32f10x.h"
#include "misc.h"

void EXTI0_IRQHandler(void) {
    if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) {
        // 執(zhí)行喚醒后的操作
        // ...

        // 清除中斷標(biāo)志位
        EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
    }
}

void Configure_EXTI(void) {
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
    
    // Configure NVIC
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn; // Enable external interrupt channel
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x0; // Preemption Priority
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x0; // Sub Priority
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // Enable interrupt channel
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    // Configure EXTI Line0
    EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0; // Line0
    EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // Interrupt mode
    EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; // Rising edge trigger
    EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; // Enable line
    EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
}

void Enter_StopMode(void) {
    // 配置中斷和停止模式等...

    // 進(jìn)入Stop模式
    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);
}

int main(void) {
    // 初始化代碼，配置GPIO等...
    Configure_EXTI();
    Enter_StopMode();
    
    while(1) {
        // 微控制器醒來后會(huì)繼續(xù)在這里執(zhí)行
    }
}

二、配置實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）喚醒

以RTC喚醒作為例：文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-841044.html

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_rtc.h"
#include "stm32f10x_pwr.h"
#include "misc.h"

void RTC_IRQHandler(void) {
    if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_ALR) != RESET) {
        // 執(zhí)行喚醒后的操作
        // ...

        // 清除RTC鬧鐘中斷
        RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_ALR);
        // 等待最近一次對(duì)RTC寄存器的寫操作完成
        RTC_WaitForLastTask();
    }
}

void Configure_RTC(uint32_t time) {
    // 啟用PWR和BKP時(shí)鐘
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
    
    // 允許訪問備份寄存器
    PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
    
    // 備份寄存器復(fù)位
    BKP_DeInit();
    
    // 啟用LSE
    RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
    // 等待直到LSE穩(wěn)定
    while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET) {}

    // 設(shè)置RTC時(shí)鐘源
    RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE);
    
    // 啟用RTC
    RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);
    
    // 等待RTC寄存器同步
    RTC_WaitForSynchro();
    
    // 等待最近一次對(duì)RTC寄存器的寫操作完成
    RTC_WaitForLastTask();
    
    // 設(shè)置RTC預(yù)分頻器，設(shè)置時(shí)鐘為1Hz
    RTC_SetPrescaler(32767);
    
    // 等待最近一次對(duì)RTC寄存器的寫操作完成
    RTC_WaitForLastTask();
    
    // 設(shè)置喚醒時(shí)間
    RTC_SetAlarm(time);
    // 等待最近一次對(duì)RTC寄存器的寫操作完成
    RTC_WaitForLastTask();
    
    // 允許鬧鐘中斷
    RTC_ITConfig(RTC_IT_ALR, ENABLE);
    // 等待最近一次對(duì)RTC寄存器的寫操作完成
    RTC_WaitForLastTask();
}

int main(void) {
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    // 配置中斷
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RTC_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    // 配置RTC喚醒
    Configure_RTC(5); // 設(shè)置鬧鐘在5秒鐘后觸發(fā)
    Enter_StopMode();
    
    while(1) {
        // 微控制器醒來后會(huì)繼續(xù)在這里執(zhí)行
    }
}

到了這里，關(guān)于理解STM32的低功耗模式的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！