STM32系列微控制器是基于ARM Cortex-M内核的高性能微控制器,广泛应用于嵌入式系统。为了在电池供电或能量受限的应用中延长工作时间,STM32提供了多种低功耗模式。以下是主要的低功耗模式介绍:
1. 运行模式(Run Mode)
这是STM32的正常工作模式,所有外设和内核都在运行,功耗最高。虽然不属于低功耗模式,但在实现动态电源管理时需要与低功耗模式配合使用。
2. 睡眠模式(Sleep Mode)
在睡眠模式下,CPU停止运行,但所有外围设备仍然保持活动状态。睡眠模式可以通过以下步骤进入:
执行WFI(等待中断)或WFE(等待事件)指令。
特点:
低功耗,但响应迅速,因为外围设备不停止工作。
适用于需要保持外设活动但暂时不需要CPU参与的场景。
3. 停止模式(Stop Mode)
停止模式下,所有时钟源,包括主时钟(HSE)、PLL和系统时钟(SYSCLK)都会被停止,只有RTC时钟(如使用)还在运行。停止模式有以下两种类型:
Stop 0模式:保留所有寄存器和SRAM内容,最低功耗但恢复时间稍长。
Stop 1模式:保留大部分寄存器和SRAM内容,但功耗略高于Stop 0模式。
特点:
较低功耗且能够保持RAM和寄存器的内容。
适用于需要保留内存内容但不需要快速响应的场景。
4. 待机模式(Standby Mode)
待机模式是STM32的最低功耗模式。在该模式下,所有时钟都会被关闭,SRAM和寄存器的内容将丢失,只保留少数几个寄存器(例如RTC和备份寄存器)。恢复时相当于一次复位。
特点:
极低功耗,适用于需要最大限度节省能量的场景。
唤醒源通常为外部中断(通过引脚)或RTC闹钟。
5. 关断模式(Shutdown Mode)
这是STM32最新的一种最低功耗模式,比待机模式还要低。在关断模式下,几乎所有电源都被关闭,只有Vbat电源域保持工作以维持RTC和备份寄存器。
特点:
最低功耗模式,适合需要长时间保持超低功耗的场景。
唤醒源通常与待机模式相同,但功耗更低。
低功耗管理技术
STM32系列微控制器还提供了一些支持低功耗的管理技术:
时钟门控(Clock Gating):通过启用或禁用不同的时钟,可以显著降低功耗。
电源域控制(Power Domain Control):可以控制不同电源域的开关,进一步降低功耗。
动态电压频率缩放(DVFS):根据负载情况动态调整电压和频率,以节省能量。
通过合理利用上述低功耗模式和技术,开发者可以显著降低STM32微控制器的功耗,延长电池寿命并提高系统的能效。 |