news 2026/4/23 10:12:31

电源控制--低功耗（睡眠、停机、待机）

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
电源控制--低功耗（睡眠、停机、待机）

一、电源框图

STM32的工作电压（VDD）是2.0~3.6V，内置电压1.8V；

1.内容补充

（1）电压调节器三种工作模式（复位后）：

I.运转模式：调节器以正常功耗提供1.8V电源（内核、内存和外设都正常使用）

II. 停止模式：调节器以低功耗模式提供1.8V电源（CPU不运行，但数据还在），用于保存寄存器和SRAM的内容

III.调节器停止供电，除了备用电路和备份域外（若没有备用电池这些区域内容也会丢失），寄存器和SRAE的内容全部丢失。

（2）上电复位掉电复位

为了保证底层寄存器的值统一，上电时会对所有寄存器进行复位，所以每个寄存器都有一个复位值。掉电同理；但是复位不是瞬间完成的，是有滞后时间的，来避免抖动现象（毛刺现象；不稳定）

（3）低功耗

用户根据最低电源消耗、最快启动时间和可用的唤醒源等条件选择一个最佳的的低功耗模式，STM32F10xxx有三种低功耗模式：睡眠、停机和待机。

二、三种低功耗模式

1.睡眠模式

（1）进入睡眠模式

通过执行FWI或WFE指令进入睡眠状态，并根据内核系统控制寄存器SCB_SCR中的SLEEPONEXIT位的值选择睡眠进入的机制：

（2）补充知识点

I.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。
II.interrupt（中断）：是需要手动运行的 ；event（事件）：是自动进行的
III.__wfi __WFI 是一样的进入睡眠模式（__wfe和__WFE同理）

VI.退出睡眠状态的条件--任一中断
V.为什么要延迟5s再进入睡眠模式（停机模式、待机模式同理）

为了避免下一次烧录时一上来就睡眠，程序还未烧录完成（代码的烧录需要依靠CPU，此时烧录不进去），可能导致代码未写完成就睡眠后无法再将其唤醒，所以加上5s时希望当它5s内将程序烧录进去；

IV、HAL库中嘀嗒定时器默认是使用中断方式触发的（1ms触发一次)

HAL_SuspendTick(); -->暂停滴答定时器（只是嘀嗒定时器的中断暂停，其他功能仍正常工作）

HAL_ResumeTick(); -->恢复嘀嗒定时器的中断

IIV、要使用USART中断需要单独启用
uint8_t buffer[4] = {0}; HAL_UART_Receive_IT(&huart1,buffer,4);

（3）代码实现

I、寄存器的方式
/** * 睡眠模式 */ void enter_sleep_mode(void) { //浅睡眠 SCB->SCR &= ~SCB_SCR_SLEEPDEEP; SCB->SCR &= ~SCB_SCR_SLEEPONEXIT; // 立即进入睡眠 // SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPONEXIT; //所有中断程序处理完成后再进入睡眠 __wfi(); }
int main(void) { USART_Init(); LED_Init(); LED_On(LED_BLUE); printf("测试STM32进入低功耗 - 睡眠模式 \n"); printf("5s后stm32芯片进入睡眠模式 \n"); SysTick_DelayS(2); printf("3s后stm32芯片进入睡眠模式 \n"); SysTick_DelayS(1); printf("2s后stm32芯片进入睡眠模式 \n"); SysTick_DelayS(1); printf("1s后stm32芯片进入睡眠模式 \n"); SysTick_DelayS(1); //!进入睡眠模式 enter_sleep_mode(); //蓝灯依然点亮 printf("STM32正常工作 \n"); while (1) { LED_Blink(LED_BLUE); } }
II、HAL库的方式
printf("测试STM32进入低功耗 - 睡眠模式 \n"); printf("5s后stm32芯片进入睡眠模式 \n"); HAL_Delay(2000); printf("3s后stm32芯片进入睡眠模式 \n"); HAL_Delay(1000); printf("2s后stm32芯片进入睡眠模式 \n"); HAL_Delay(1000); printf("1s后stm32芯片进入睡眠模式 \n"); HAL_Delay(1000); //开启UART中断 uint8_t buffer[4] = {0}; HAL_UART_Receive_IT(&huart1,buffer,4); //暂停嘀嗒定时器的中断 HAL_SuspendTick(); //! 进入睡眠模式 HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON,PWR_SLEEPENTRY_WFI); //开启嘀嗒定时器的中断 HAL_ResumeTick(); // 蓝灯依然点亮 printf("STM32正常工作 \n");

2.停机模式

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。

（1）进入停止模式

（2）补充知识点

I.上下文的概念

II、PWR不属于内核，所以需要开启时钟（供电）
III、上电后STM32的时钟先选择HSI_RC震荡电路（8MHZ）后再转换到HSE+PLL（72MHZ）

刚上电后，为了确定芯片刚上电就能运行，而HSE+PLL（锁相环倍频器）上电后需要一段时间稳定，所以先选择HSI（精度低频率低，在芯片内部上电就能使能无需稳定），后等到HSE的频率稳定后使用HSE+PLL

VI、注意停止模式恢复正常后的时钟为HSI RC所以需要重新设置为HSE+PLL（72MHZ）

（3）代码实现

I、寄存器的方式
/** * 停止模式 */ void enter_stop_mode() { // 开启时钟 RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN; // 深睡眠 SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP; // 掉电 PWR->CR &= ~PWR_CR_PDDS; // 低功耗 PWR->CR |= PWR_CR_LPDS; __wfi(); }
/** * 重新设置PLL为时钟源 */ void system_clock_reset(void) { __IO uint32_t StartUpCounter = 0, HSEStatus = 0; /* Enable HSE */ RCC->CR |= ((uint32_t)RCC_CR_HSEON); /* Wait till HSE is ready and if Time out is reached exit */ do { HSEStatus = RCC->CR & RCC_CR_HSERDY; StartUpCounter++; } while ((HSEStatus == 0) && (StartUpCounter != HSE_STARTUP_TIMEOUT)); /* PLL configuration: PLLCLK = HSE * 9 = 72 MHz */ RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_PLLSRC | RCC_CFGR_PLLXTPRE | RCC_CFGR_PLLMULL)); RCC->CFGR |= (uint32_t)(RCC_CFGR_PLLSRC_HSE | RCC_CFGR_PLLMULL9); /* Enable PLL */ RCC->CR |= RCC_CR_PLLON; /* Wait till PLL is ready */ while ((RCC->CR & RCC_CR_PLLRDY) == 0) { } /* Select PLL as system clock source */ RCC->CFGR &= (uint32_t)((uint32_t)~(RCC_CFGR_SW)); RCC->CFGR |= (uint32_t)RCC_CFGR_SW_PLL; /* Wait till PLL is used as system clock source */ while ((RCC->CFGR & (uint32_t)RCC_CFGR_SWS) != (uint32_t)0x08) { } }
int main(void) { USART_Init(); KEY_Init(); LED_Init(); LED_On(LED_BLUE); printf("测试STM32芯片进入低功耗 - 停止模式 \n"); printf("5s后STM32芯片进入停止模式 \n"); SysTick_DelayS(2); printf("3s后STM32芯片进入停止模式 \n"); SysTick_DelayS(1); printf("2s后STM32芯片进入停止模式 \n"); SysTick_DelayS(1); printf("1s后STM32芯片进入停止模式 \n"); SysTick_DelayS(1); // !进入停止模式 enter_stop_mode(); // !外部中断唤醒芯片后，默认会采用HSI的震荡电路的频率，所以不是72M。 // !所以如果想要STM32芯片正常工作，那么就需要重新选择PLL时钟源 system_clock_reset(); SysTick_DelayMs(10); // 钃濈伅渚濈劧鐐逛寒 printf("STM32正常工作 \n"); while (1) { LED_Blink(LED_BLUE); } }
II、HAL库的方式
printf("测试STM32芯片进入低功耗 - 停止模式 \n"); printf("5s后STM32芯片进入停止模式 \n"); HAL_Delay(2000); printf("3s后STM32芯片进入停止模式 \n"); HAL_Delay(1000); printf("2s后STM32芯片进入停止模式 \n"); HAL_Delay(1000); printf("1s后STM32芯片进入停止模式 \n"); HAL_Delay(1000); HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); SystemClock_Config(); HAL_Delay(10); printf("STM32正常工作 \n");

3.待机模式

（1）进入待机模式

注意：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：

I、复位引脚（始终有效）。

II、当被设置为防侵入或校准输出时的TAMPER引脚。

III、被使能的唤醒引脚。

（2）补充知识点

I、SBF位和WUF位

SBF = 1 表示之前是待机模式现在被唤醒

WUF = 1 表示是被WKUP唤醒或RTC实时时钟

WUF = 0 则是被复位键唤醒

II、HAL库方式勾选WKUP引脚是代表可以使用此引脚作为唤醒引脚，要使用的话还需要开始WKUP使能

（3）代码实现

I、寄存器的方式
/** * 待机模式 */ void enter_standby_mode() { // 开启时钟 RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN; // 深睡眠 SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP; // 掉电 PWR->CR |= PWR_CR_PDDS; //清除唤醒标志位 PWR->CR |= PWR_CR_CWUF; //使能唤醒引脚 PWR->CSR |= PWR_CSR_EWUP; __wfi(); }
int main(void) { USART_Init(); KEY_Init(); LED_Init(); LED_On(LED_BLUE); // 开启时钟 RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN; // !获取芯片待机状态，判断之前是否曾经进入过待机模式 if ((PWR->CSR & PWR_CSR_SBF) != 0) { printf("STM32芯片从待机模式被"); // 复位状态 PWR->CR |= PWR_CR_CSBF; if ((PWR->CSR & PWR_CSR_WUF) == 0) { printf("Reset复位键唤醒 \n"); } else { // 复位状态 PWR->CR |= PWR_CR_CWUF; printf("WKUP唤醒引脚唤醒 \n"); } } printf("测试STM32芯片进入低功耗 - 待机模式 \n"); printf("5s后STM32芯片进入待机模式 \n"); SysTick_DelayS(2); printf("3s后STM32芯片进入待机模式 \n"); SysTick_DelayS(1); printf("2s后STM32芯片进入待机模式 \n"); SysTick_DelayS(1); printf("1s后STM32芯片进入待机模式 \n"); SysTick_DelayS(1); // !进入待机模式 enter_standby_mode(); printf("STM32正常工作 \n");
II、HAL库的方式
if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_SB) != 0 ){ printf("STM32芯片从待机模式被"); //复位状态 PWR->CR |= PWR_CR_CSBF; __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_SB); if(__HAL_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG_WU) == 0){ printf("Reset复位键唤醒 \n"); }else{ //复位状态 __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU); printf("WKUP唤醒引脚唤醒 \n"); } } printf("测试STM32芯片进入低功耗 - 待机模式 \n"); printf("5s后STM32芯片进入待机模式 \n"); HAL_Delay(2000); printf("3s后STM32芯片进入待机模式 \n"); HAL_Delay(1000); printf("2s后STM32芯片进入待机模式 \n"); HAL_Delay(1000); printf("1s后STM32芯片进入待机模式 \n"); HAL_Delay(1000); //!使能WK引脚 HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1); // !进入待机模式 HAL_PWR_EnterSTANDBYMode(); printf("STM32正常工作 \n");
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