STM32L0低功耗设计——需求概述（转载）

2019-6-17 14:19

使用芯片：STM32L053R8T6

运行模式：

      Range 1：电源电压限制在1.71-3.6V，CPU最大运行频率为32MHz。

      Range 2：CPU最大运行频率为16MHz。

      Range 3：CPU最大运行频率4.2MHz

2019-6-17 14:20

低功耗模式：

      Sleep mode（睡眠模式）、Low-power run mode（低功耗运行模式）、Low-power sleep mode（低功耗睡眠模式）、Stop mode with RTC（带有RTC的停止模式）、Stop mode without RTC（不带RTC的停止模式）、Standby mode with RTC（带有RTC的旁路模式）、Standby mode without RTC（不带RTC的旁路模式）。

      在上述这些模式中功耗依次降低，具体值为：

         Sleep mode：37uA/MHz

         Low-power run mode：8uA

         Low-power sleep mode：4.5uA

         Stop mode with RTC：1uA

         Stop mode without RTC：0.4uA VDD=3.0V

         Standby mode with RTC：0.85uA VDD=3.0V

         Standby mode without RTC：0.29uA VDD=3.0V

2019-6-17 14:20

在上述这些模式中，使用时应注意以下几点：

         1、睡眠模式，在所有外设全部关闭的条件下，16MHz时，电流为1mA左右，这个数值相对自身的项目来说还是有些大；

         2、低功耗运行模式和低功耗睡眠模式，都限制了CPU的最大运行速度，如果CPU需要一直工作选择，该模式是比较合适的；

         3、停止模式，电流比较低，唤醒的方法也比较多；

         4、旁路模式，里面的RAM中的数据全部丢失，相当于复位重启。

      综上所述，停止模式是比较适合大部分项目的，我现在着手于选择停止模式，还完成后续的项目设计工作。

2019-6-17 14:20

Stop mode without RTC

在停止模式时，RAM和寄存器中的数据全部保留。所有的时钟全部停止，包括PLL、MSI RC、HSI、LSI RC、HSE和LSE 。下图是我项目中用到的时钟的基本情况，仅使用了HSE和PLL。

在stop运行模式时，一些具有唤醒功能的外设，当探索到唤醒条件时，能够使能HSI RC时钟。

在stop运行模式时，电压稳压器处于低功耗模式。任何外部中断先，在3.5us的时间内即可唤醒器件，处理器将处理中断程序或执行后续代码。在STM32中，任何一个GPIO都可以设置为外部中断源，也就是说可以使用任何一个引脚的电平变化，来唤醒CPU。CPU也可以被USB/USART/I2C/LPUART/LPTIMER唤醒。

在本项目中，我希望使用USART或者LPUART进行唤醒，在现阶段USART已经调通。

2019-6-17 14:21

项目结构

项目的大体结构为：12V给线路板供电，使用DCDC稳压到5V给无线传输模块供电，使用低压差线性稳压芯片稳压为3.3V给STM32L053R8T6供电。无线模块与STM32采用串口连接，平时STM32进入stop模式，当有无线模块发送过来的数据时，唤醒STM32。

2019-6-17 14:21

当前功耗

      下面记录一下现阶段的功耗情况，后面慢慢加入。

      只焊接DCDC：232.7uA，此处说明DCDC在空载的情况下，功耗还是比较大的，我的项目限制于12V供电，所以没有太好的方法。如果不需要高电压，建议采用锂电池直接供电，这部分功耗就生下来了。

      DCDC两端加大电容：230uA，焊接电容后，由于仍然是空载状态，所以电路电流的下降是一个缓慢的过程，这和给电容的充电曲线是相符合的，最后停留在230uA左右，比不加电容还低3uA，这说明增加电容，可以增加DCDC的转换效率。

      简单程序正常运行：4.3mA，程序除了初始化相应的外设外，不进行任何逻辑操作。

      STM32处于STOP模式：236uA，板子上只有一个低压差的稳压芯片，没有焊接其它外设。

      STM32处于STOP模式（焊接无线模块）：233uA，这个挺神奇的，当然我这个模块还没有进行软件设置，可是电已经供上了，表有问题？

2019-6-17 14:22

继续项目的开发工作，突然发现，程序不能够正常下载到单片机中了，提示如下图所示的错误，我使用的是keil和ST-Link。

2019-6-17 14:22

这个问题在我第1次调试的时候发生过1次，我认为是我误操作将芯片烧坏了，因为当时又反复的焊接了一下芯片，也没有修好，就把这件事情放下了。

今天再次出现，自己感觉可能和低功耗有关，仔细查看刚刚下载的程序，里面上来程序就进入低功耗，没有任何退出语句，所以应该是CPU不响应下载命令了。

按照这种思路，先将单片机的复位引脚接地，然后点击下载按钮的同时，放开复位引脚，居然成功了。

再仔细想不应该呀，ST-Link控制着复位引脚了，应该在下载的时候复位单片机才对呀。

查看Keil中的ST-Link设置，有这样的设置，如下图所示，从英文字面理解真没有分清楚Pre-reset和under Reset，不过选用under Reset以后就正常了。

2019-6-17 14:23

在12V输入端测量电流时，电流变化比较大，不能确认语句执行的有效性，所以在3.3V稳压前端接入电流表，以测量真实电流功耗。

main函数中的程序，如下，程序一执行就进入Stop模式。

int main(void)
{
Target.EnterStopMode();
while(1)
{

}
}

2019-6-17 14:23

EnterStopMode函数里面做的事情，也很简单，如下：

void CTarget::EnterStopMode(void)
{
  HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();
  HAL_PWREx_EnableFastWakeUp();
  __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI);
HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
}

2019-6-17 14:23

在main之前，按照ST公司的示例程序，进行了引脚配置，如下：

CTarget::CTarget(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

this->bMilliSecond_1000 = FALSE;
this->bMilliSecond_100 = FALSE;
this->bMilliSecond_10 = FALSE;

/* Enable GPIOs clock */
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();

  /* Configure all GPIO port pins in Analog Input mode (floating input trigger OFF) */
  GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_All;
  GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
  GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
  HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
  HAL_GPIO_Init(GPIOH, &GPIO_InitStructure);

  /* Disable GPIOs clock */
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_DISABLE();
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_DISABLE();
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_DISABLE();
  __HAL_RCC_GPIOH_CLK_DISABLE();
}

2019-6-17 14:24

按照上述程序是我现阶段能够测得的最低功耗：1.2uA，这与手册上给的0.4uA还是有差距的，考虑2点区别：

1、我测量电流的位置在3.3V线性稳压前，3.3V线性稳压后，板子上实在不好接入电流表，就没有再测量；

2、我使用3.3V，手册测得条件是3.0V

也或许我程序还有需要改进的地方，不过这个数值已经能够满足项目的基本要求了，继续努力。

2019-6-17 14:24

在进行低功耗设计时，使用外部中断唤醒CPU是一个非常有用而且有效的方法，但是在某些特定的应用中，我们还希望CPU能够自己醒来去完成一些特定的操作，这就需要用到RTC模块，因为RTC模块在CPU进入低功耗状态后，是还可以工作的。使用RTC，也需要得到一个最小时间间隔，一般我们将其设置为1秒，本文介绍如何设置RTC的这个最小时间间隔。

先来看一下时钟图，RTC可以采用两个时钟模块，1个是外部的低频晶振，一般我们选择32.768KHz，这个比较精准；另一个则是内部的RC振荡器，是37KHz。

STM32L0的预分频器被分成两个预分频器。一个7位的异步预分频器（AsynchPrediv），一个13位同步预分频器（SynchPrediv）。

RTC频率的计算公式：RTCclk=（LSE或LSI）/[(AsynchPrediv+1)*(SynchPrediv+1)]。

给出2组经典值： LSE RTCclk = 32768/(127+1)*(255+1)=1Hz AsynchPrediv = 127 SynchPrediv = 255

LSI RTCclk = 37000/(124+1)*(295+1)=1Hz AsynchPrediv = 124 SynchPrediv = 295

2019-8-10 14:25

你好，问一下，串口2中断唤醒，你的能正常跑吗？在stop模式下，用串口唤醒，第一个字节是乱码。一直没有找到问题。所以想向你请教一下，我QQ号码是381631413.请问你联系方式是多少？可以交流一下吗？

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