stm32F103R6之低功耗模式

只看该作者 · 2022-6-30 18:40

概述
在系统或电源复位以后，微控制器处于运行状态。当CPU不需继续运行时，可以利用多种低功耗模式来节省功耗。用户需要根据最低电源消耗、最快速启动时间和可用的唤醒源等条件，选定一个最佳的低功耗模式。

STM32F103有三种低功耗模式：

睡眠模式(Cortex™-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)
停止模式(所有的时钟都已停止)
待机模式(1.8V电源关闭)
此外，在运行模式下，根据功耗与频率成正比关系，可以通过以下方式来降低功耗：

降低系统时钟
关闭APB和AHB总线上未被使用的外设时钟。

图 1低功耗模式一览

只看该作者 · 2022-6-30 18:42

睡眠模式
通过执行WFI(wait for interrupt)或WFE(wait for event)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被清除，当WFI或WFE被执行时，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(处理完所有中断后)，微控制器就立即进入睡眠模式。
在睡眠模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。

只看该作者 · 2022-6-30 18:42

如何退出睡眠模式？

1、如果是执行WFI指令进入的睡眠模式，任意一个外设中断都能将系统从睡眠模式唤醒。

2、如果是执行WFE指令进入的睡眠模式，则一旦发生唤醒事件时，微处理器都将从睡眠模式退出。

只看该作者 · 2022-6-30 18:43

停止模式
停止模式是在Cortex™-M3的睡眠模式基础上结合了外设的时钟控制机制。

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。

以下条件下执行WFI(等待中断)或WFE(等待事件)指令可进入停止模式：

设置Cortex-M3系统控制寄存器中的SLEEPDEEP位
清除电源控制寄存器(PWR_CR)中的PDDS位
通过设置PWR_CR中LPDS位选择电压调节器的模式

只看该作者 · 2022-6-30 18:44

注：为了进入停止模式，所有的外部中断的请求位(挂起寄存器(EXTI_PR))和RTC的闹钟标志都必须被清除，否则停止模式的进入流程将会被跳过，程序继续运行。如果在进入停止模式前ADC和DAC没有被关闭，那么这些外设仍然消耗电流。通过设置寄存器ADC_CR2的ADON位和寄存器DAC_CR的ENx位为0可关闭这2个外设。

只看该作者 · 2022-6-30 18:44

如何退出停止模式？

当一个中断（执行WFI命令进入的停止模式）或唤醒事件（执行WFE命令进入的停止模式）导致退出停止模式时，HSI RC振荡器被选为系统时钟。

当电压调节器处于低功耗模式下，当系统从停止模式退出时，将会有一段额外的启动延时。如果在停止模式期间保持内部调节器开启，则退出启动时间会缩短，但相应的功耗会增加。

只看该作者 · 2022-6-30 18:45

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。只有备份域的寄存器和待机电路维持供电。

在待机模式下，所有的I/O引脚处于高阻态，除了以下的引脚：

复位引脚(始终有效)
当被设置为防侵入或校准输出时的TAMPER引脚
被使能的唤醒引脚

只看该作者 · 2022-6-30 18:46

以下条件下执行WFI(等待中断)或WFE(等待事件)指令可进入待机模式：

设置Cortex™-M3系统控制寄存器中的SLEEPDEEP位
设置电源控制寄存器(PWR_CR)中的PDDS位
清除电源控制/状态寄存器(PWR_CSR)中的WUF位

只看该作者 · 2022-6-30 18:47

如何退出待机模式？

当一个外部复位(NRST引脚)、IWDG（独立看门狗）复位、WKUP引脚上的上升沿或RTC闹钟事件的上升沿发生时，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。从待机模式唤醒后的代码执行等同于复位后的执行(采样启动模式引脚、读取复位向量等)。

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