【温酒笔记】电源管理-低功耗模式（一）

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原创最新推荐文章于 2026-11-11 17:04:27 发布 706 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

情系淮思：五款车规MCU横向对比与VCU选型本文对比五款车规MCU中的S32K312与S32K324，聚焦核心架构、存储、通信及安全特性。S32K324为双核160MHz Cortex-M7，内存、外设（如以太网、QuadSPI、SAI）全面升级，支持高实时并行处理与复杂应用；而S32K312为单核120MHz，适用于中端车身控制。两者均满足ASIL B功能安全，具备完整安全引擎。选型建议：中端用S32K312，高端复杂系统优选S32K324。阅读详情

参考资料：野火电子F103文档
参考资料：STM32F1XX数据手册（官方）

1. 休眠模式

休眠指令

 /** brief  等待中断

     等待中断 是一个暂停执行指令
     暂停至任意中断产生后被唤醒
 */
 #define __WFI                             __wfi

  __WFI();//中断唤醒

 /** brief  等待事件

     等待事件 是一个暂停执行指令
     暂停至任意事件产生后被唤醒
 */
 #define __WFE                             __wfe

 __WFE();//事件唤醒

停止模式

 /**
 * @brief 进入停止模式
 * @note 在停止模式下所有I/O都会保持在停止前的状态
 * @note 从停止模式唤醒后，会使用HSI作为时钟源
 * @note 调压器若工作在低功耗模式，可减少功耗，但唤醒时会增加延迟
 * @param Regulator: 设置停止模式时调压器的工作模式
 *        @arg PWR_MAINREGULATOR_ON: 调压器正常运行
 *        @arg PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON: 调压器低功耗运行
 * @param STOPEntry: 设置使用WFI还是WFE进入停止模式
 *        @arg PWR_STOPENTRY_WFI: WFI进入停止模式
 *        @arg PWR_STOPENTRY_WFE: WFE进入停止模式
 * @retval None
 */
 void HAL_PWR_EnterSTOPMode(uint32_t Regulator, uint8_t STOPEntry)

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
3. 待机模式

 /**
 * @brief 进入待机模式
 * @note 待机模式时，除了以下引脚，其余引脚都在高阻态：
 *          - 复位引脚
 *          - RTC_AF1 引脚 (PC13)(需要使能侵入检测、时间戳事件或RTC闹钟事件)
 *          - RTC_AF2 引脚 (PI8) (需要使能侵入检测或时间戳事件)
 *          - WKUP 引脚 (PA0) (需要使能WKUP唤醒功能)
 * @retval None
 */
 void HAL_PWR_EnterSTANDBYMode(void)

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

当系统处于停止模式低功耗状态时(包括睡眠模式及待机模式)，使用DAP下载器是无法给芯片下载程序的，所以下载程序时要先把系统唤醒

2. 电源电压监测

STM32芯片主要通过引脚VDD从外部获取电源，在它的内部具有电源监控器用于检测VDD的电压，以实现复位功能及掉电紧急处理功能，保证系统可靠地运行

可编程电压检测器PVD
电压阈值与外部供电电压VDD比较，当低于工作阈值时，会直接进入复位状态，这可防止电压不足导致的误操作
STM32还提供了可编程电压检测器PVD，它也是实时检测VDD的电压，当检测到电压低于编程的VPVD阈值时，会向内核产生一个PVD中断(EXTI16线中断)以使内核在复位前进行紧急处理

3. STM32电源系统组成

ADC独立电源接口
调压器供电称为1.8V电源域，包括内核，RAM等
正常运行模式：1.8V 全功率
停止模式：1.8V 时钟关闭，外设停止，保留寄存器和RAM
待机模式： 1.8V 断电，寄存器,RAM丢失
备份电源区
给LSE和RTC供电

4.低功耗模式

在这里插入图片描述

5. 睡眠模式

内核时钟关闭，内核停止
外设正常运行

6. 停止模式

所有时钟都停止
所有外设都停止
内核寄存器，RAM保存

7. 待机模式

所有时钟关闭
RAM清除
唤醒后重启

8. 停止模式代码备份

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "rtc.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

uint32_t main_cnt =0;
		
extern void board_sleep_init(void);
extern void board_enter_sleep(void);
extern void board_exit_sleep(void);
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_RTC_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
	
	//获取重新配置后的时钟状态
	 uint32_t SYSCLK_Frequency=0;
	 uint32_t HCLK_Frequency=0;
	 uint32_t PCLK1_Frequency=0;
	 uint32_t PCLK2_Frequency=0;
	 uint32_t SYSCLK_Source=0;
	 SYSCLK_Frequency = HAL_RCC_GetSysClockFreq();
	 HCLK_Frequency   = HAL_RCC_GetHCLKFreq();
	 PCLK1_Frequency  = HAL_RCC_GetPCLK1Freq();
	 PCLK2_Frequency  = HAL_RCC_GetPCLK2Freq();
	 SYSCLK_Source    = __HAL_RCC_GET_SYSCLK_SOURCE();
	 
	 printf("SYSCLK_Frequency=%d\r\n", SYSCLK_Frequency);
	 printf("HCLK_Frequency=%d\r\n", HCLK_Frequency);
	 printf("PCLK1_Frequency=%d\r\n", PCLK1_Frequency);
	 printf("PCLK2_Frequency=%d\r\n", PCLK2_Frequency);
	 printf("SYSCLK_Source=%d\r\n", SYSCLK_Source);
	 
	 HAL_Delay(5000);
	 
	 board_sleep_init();
	 
	//关闭板载指示灯
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
	HAL_Delay(2000);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
	HAL_Delay(2000);
	 
	 
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		printf("sleep main_cnt= %d\r\n", main_cnt);
		HAL_Delay(1000);
		board_enter_sleep();
		HAL_Delay(1000);
		printf("wakeup\r\n");
		
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI|RCC_OSCILLATORTYPE_LSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.LSIState = RCC_LSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLLMUL_4;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLDIV = RCC_PLLDIV_2;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1|RCC_PERIPHCLK_RTC;
  PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;
  PeriphClkInit.RTCClockSelection = RCC_RTCCLKSOURCE_LSI;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */


void HAL_RTCEx_WakeUpTimerEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
		main_cnt++;

}

void board_sleep_init(void)
{
	// 使能电源接口时钟
	__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

	// 允许备份区域访问
	HAL_PWR_EnableBkUpAccess();

	// 禁用可编程电压检测器 (PVD)
	HAL_PWR_DisablePVD();


}


void board_enter_sleep(void)
{
	
	  //禁用串口
		HAL_UART_DeInit(&huart1);
	
		// 禁用 GPIOA 端口时钟
		__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();

		// 禁用 GPIOB 端口时钟
		__HAL_RCC_GPIOB_CLK_DISABLE();

		// 禁用 GPIOC 端口时钟
		__HAL_RCC_GPIOC_CLK_DISABLE();

		// 禁用 GPIOH 端口时钟
		__HAL_RCC_GPIOH_CLK_DISABLE();

		// 使能超低功耗模式
		HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();

		// 使能快速唤醒功能
		HAL_PWREx_EnableFastWakeUp();

		// 禁用调试接口在 STOP 模式下的调试功能
		HAL_DBGMCU_DisableDBGStopMode();

		// 禁用调试接口在睡眠、停止和待机模式下的低功耗配置
		HAL_DBGMCU_DBG_DisableLowPowerConfig(DBGMCU_SLEEP | DBGMCU_STOP | DBGMCU_STANDBY);
		
    // 清除唤醒标志
    __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);	
    

		// 注释掉的代码：禁用 RTC 唤醒定时器
		// HAL_RTCEx_DeactivateWakeUpTimer(&hrtc);

		// 注释掉的代码：设置 RTC 唤醒定时器中断，周期为 60 个 RTC 时钟周期
		// HAL_RTCEx_SetWakeUpTimer_IT(&hrtc, 60, RTC_WAKEUPCLOCK_CK_SPRE_16BITS);

		// 配置 STOP 模式下的唤醒时钟为 HSI
		__HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI);
	
		// 进入 STOP 模式，使用低功耗稳压器，并通过等待中断 (WFI) 指令进入 STOP 模式
		HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);  

		board_exit_sleep();
      
}
void board_exit_sleep(void)
{
		// 检查唤醒标志是否被设置
		if (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_WU) != RESET)
		{
			// 如果唤醒标志被设置，则清除唤醒标志
			__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);  
		}

		// 检查待机标志是否被设置
		if (__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) != RESET)
		{
			// 如果待机标志被设置，则清除待机标志
			__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB);  
		}

		// 配置系统时钟
		SystemClock_Config();

		// 使能 GPIOA 端口时钟
		__GPIOA_CLK_ENABLE();

		// 使能 GPIOB 端口时钟
		__GPIOB_CLK_ENABLE();

		// 使能 GPIOC 端口时钟
		__GPIOC_CLK_ENABLE();

		// 使能 GPIOH 端口时钟
		__GPIOH_CLK_ENABLE();

		// 初始化 USART1 UART 接口
		MX_USART1_UART_Init();
}

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

### STM32L051低功耗调试笔记


## 第一步

* 使用的是STM32L051
* 使用的是停止模式
* 系统时钟+RTC中断唤醒， 休眠的时候是1uA的功耗
* 所有IO都设置为模拟输入
* GPIO始终有一个输入通道，可以是数字或模拟通道。

  如果不需要读取GPIO数据，则优先配置为模拟输入。
  这节省了输入施密特触发器的消耗。

  在STM32CubeMX配置中都有这么一个选项：
  将不用引脚配置为模拟状态
* 测试RTC唤醒工作的话功耗为6MA


## 第二步

* 唤醒后初始化串口，打印输出日志，每次输出值自增
* 可以看到RAM保持，数据没有被清楚掉
* 功耗为1uA
* 休眠失能串口，唤醒使能串口

## 第三步

 测试功耗的时候注意使用3.3 V电源供电，不然功耗

9. PVD电源监控备份

 void PVD_Config(void)
 {
     PWR_PVDTypeDef sConfigPVD;

     /*使能 PWR 时钟 */
     __PWR_CLK_ENABLE();
     /* 配置 PVD 中断 */
     /*中断设置，抢占优先级0，子优先级为0*/
     HAL_NVIC_SetPriority(PVD_IRQn, 0 ,0);
     HAL_NVIC_EnableIRQ(PVD_IRQn);

     /* 配置PVD级别5 (PVD检测电压的阈值为2.8V，
     VDD电压低于2.8V时产生PVD中断，具体数据
     可查询数据手册获知) 具体级别根据自己的
     实际应用要求配置*/
     sConfigPVD.PVDLevel = PWR_PVDLEVEL_5;
     sConfigPVD.Mode = PWR_PVD_MODE_IT_RISING_FALLING;
     HAL_PWR_ConfigPVD(&sConfigPVD);
     /* 使能PVD输出 */
     HAL_PWR_EnablePVD();
 }

 void PVD_IRQHandler(void)
 {
     HAL_PWR_PVD_IRQHandler();
 }
 /**
 * @brief  PWR PVD interrupt callback
 * @param  None
 * @retval None
 */
 void HAL_PWR_PVDCallback(void)
 {
     /* 亮红灯，实际应用中应进入紧急状态处理 */
     LED_RED;
 }