【STM32+cubemx】0014 HAL库开发：电源控制（三种低功耗模式：sleep、stop、standby）

本节我们来讲一讲stm32的电源控制，也就是低功耗模式。

1）stm32的低功耗模式简介

stm32有三种低功耗模式，功耗依次降低：

睡眠模式（sleep mode），停止模式（stop mode），待机模式（standby mode）。

睡眠模式：只有内核时钟关闭，外设仍在运行；可以通过任意一个中断或唤醒事件唤醒；唤醒后回到睡眠的位置向后执行。

停止模式：关闭内核时钟、外设时钟，保留内核1.8V供电，寄存器和RAM中的数据可以保持，IO口状态也可保持；可以通过任意一个外部中断唤醒；唤醒后可回到停止的代码处向后执行，但要重新初始化时钟和外设。

待机模式：关闭所有时钟，关闭内核1.8V供电，寄存器和RAM数据不能保持（除了电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)、备份寄存器，其他数据都丢失）；可通过唤醒引脚（PA0）上升沿、RTC闹钟中断，或者复位唤醒；唤醒后相当于复位，从复位地址开始执行。

三种模式的特性汇总如下表：

当stm32执行WFI（等待中断）或WFE（等待事件）指令后，即进入低功耗模式，这是两条汇编指令，实际使用时，HAL库已经为我们封装好了函数，只需要调用相应的C语言函数即可。

2）低功耗模式的使用

我们仍然以串口的工程为基础，在它上面添加设置，如下图，先设置外部中断：

再设置RTC：

注意添加的有：

RTC中，勾选active clock source、勾选active calendar；

勾选RTC alarm interrupt through EXTI line 17中断，这里注意一下，有的cubemx版本起初这个RTC alarm中断显示不出来，需要选一下上面的RTC OUT，选为输出，然后这个中断就显示出来了，之后再选择为无输出也还在；

选上PA0为唤醒引脚、PA1为外部中断1。

低功耗模式本身不需要特殊设置，生成HAL库工程文件时都会自带；这里选上RTC alarm中断、唤醒引脚、外部中断1，都是为了之后试验将cpu从低功耗模式中唤醒。

生成工程代码，在keil中打开。Stm32的hal库中已经封装好了低功耗模式的函数，但是为了便于使用我们自己需要的唤醒功能、实现我们需要的功耗控制，一般会把函数再封装一次。

a）sleep模式的使用

先看sleep模式的使用，进入sleep模式的代码如下：

因为所有的中断都能唤醒sleep模式，所以在进入sleep模式前，需要关闭systick中断，因为systick每1ms会产生一次中断，如果不关闭，则sleep模式会很快自动退出来；

接着是调用HAL库函数，进入sleep模式；

最后是恢复systick中断，这一步是为了在sleep模式被唤醒后，恢复原有的系统systick节拍。

之后，就可以调用这个函数，来进入sleep模式了。

由于sleep模式只是内核时钟关闭，外设是仍然在运行的，所以唤醒后系统的状态还和进入低功耗模式前一样。

b）stop模式的使用

stop模式使用时，进入stop模式的代码如下：

这里我们设置使用PA0为唤醒引脚，所以先清除它的中断标志；再调用HAL库函数进入stop模式。

之后就可以调用它来进入stop模式了。

但是要注意的一点是，stop模式被唤醒后，时钟默认使用的是内部RC振荡器，外设的时钟也被关闭了，所以要重新初始化时钟和外设，这部分功能，我们编写一个函数来实现：

（这里为了实现简单，把main函数初始化的一部分拷贝过来了，实际上有些函数可以简化）

这样，需要进入stop模式时，我们直接如下调用者两个函数即可：

enter_stop_mode();

exit_stop_mode();

enter_stop_mode()函数进入stop模式，设置PA0作为唤醒功能；被唤醒后，回到exit_stop_mode()处执行，恢复内核与外设时钟，再执行后面的其他程序。

c）standby模式的使用

standby模式使用时，进入standby模式的代码如下：

与stop模式是类似的，也是设置使用PA0为唤醒引脚，所以先清除它的中断标志；再调用HAL库函数进入standby模式。

由于standby模式被唤醒后，会从程序起始处开始执行，相当于复位，main函数的初始化程序都会再执行一遍，所以不用对退出standby模式作处理。使用时直接调用enter_standby_mode()函数即可。

此外，可以通过在程序起始时，判断电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)的状态，来识别是从standby模式被唤醒的，还是系统被复位了，主要的代码如下：

3）低功耗和唤醒试验

现在我们来试验一下这几种低功耗模式的进入和唤醒。

在这之前，我们先编写一个RTC alarm的函数，使得可以方便地设置RTC闹钟时间，使用RTC唤醒，代码如下：

这个函数实现的功能是，先读取当年前的RTC时间，再将闹钟时间设置到当前时间加nsecond秒之后，然后启动RTC alarm中断，这样就能方便地设置到nsecond秒后产生RTC alarm中断。

在Main函数的主循环中添加如下测试sleep模式的代码：

先设置10s后RTC alarm中断，然后进入sleep模式；由于在生成工程时，我们还设置了外部中断PA1；所以，只要RTC计时达到10s、或者PA1上有下降沿，都会触发中断，退出sleep模式；退出之后，还进行了关闭RTC alarm中断的操作。程序运行结果如下图所示：

再试验stop模式，添加如下代码：

同样是开启10s后RTC中断，之后进入stop模式；退出stop模式后，也进行了关闭RTC alarm中断的操作。

这段程序运行时，stop模式也是能被RTC alarm、PA1（外部中断1）唤醒的，同时，由于我们设置了唤醒引脚PA0，在PA0上的上升沿也能唤醒。程序运行如下：

Standby模式试验，代码如下：

注意standby模式下，唤醒之后是类似复位，到程序的起始地址去执行了；

printf("fail to standby mode\t%d\r\n",count++);这一句，正常情况下是执行不到这里的。

这段代码运行的结果如下，可以看到，从standby模式中被唤醒后，没有执行之后的语句，而是“复位”了：

4）stm32的低功耗使用注意事项

a）程序起始时建议延时几秒再进入低功耗模式，否则一进入就不能使用下载口了，程序下载会很不方便；设置延时几秒再进，在上电之后几秒内完成下载就不会有问题；或者SWD接口之外，再连上复位线；

b）不用的IO口设置为模拟输入态最省电；cubemx里可以如下图设置，进入定低功耗模式前，将特殊的几个单独设置一下；

c）中断输入的引脚如果有上下拉，则会消耗电流；

d）如果外部晶振不使用，必须将引脚配置为输入上拉、下拉或者输出低电平，配置为浮空输入会消耗极大的电流（200uA）；

e）输入引脚，如果高阻状态端口是高电平，就设成上拉输入，如果高阻状态是低电平，设成下拉输入，如果高阻是中间状态，设成模拟输入；输出引脚会耗电，如果可以尽量不用；

f）进入stop模式前，不要将pwr的clk关闭，实际测试关闭能用，也能唤醒，但是电流会增加10uA；实际上stop模式会关闭外设和内核时钟，不用单独去关闭其他外设的时钟；

g）在运行模式下、或者sleep模式下，由于时钟是还在的，降低时钟可以降低功耗。

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