STM32L0低功耗应用
STM32L0支持7种低功耗模式，本文重点讨论停止(STOP)模式。
: \3 n1 Q+ H3 J4 @, o
首先介绍几点影响功耗的因素。
; h% C1 n$ M" N4 y( @0 T% O$ w1.IO口的状态，不用的IO口设置成模拟输入。
/ y4 A: t$ Y3 ^2.时钟，时钟越低功耗越低。
3.外设，禁用不使用的外设。
4.PLL是一个耗电大户，如果做低功耗还是把PLL禁用，直接HSE/HSI/MSI到SYSCLK。
5.内核电压，根据不同的运行速度和VDD电压调节动态调压器，达到速度与功耗的平衡。
5 A- g) s3 v0 [3 O- w6 c6 `3 Q
官方描述如下：
" b$ n/ e' m0 Y% |3 j# n
* b. Z4 ]2 W( {0 ?( _

- X( Z) W7 N8 _7 k9 t" \; r  u
9 G; L7 i0 d6 b0 R. V8 r2 I1 |

使用下面这个函数调节内核电压
1 U- V  o! V% S

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   4 g6 f6 s0 ?+ Z) L8 J. {2 ?/ q
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   ; t6 E, m2 V$ O. t# [
4.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1: Regulator voltage output Scale 1 mode,
   
5.   *                                                System frequency up to 32 MHz.
   3 g7 o+ ?& u9 C5 q6 `
6.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2: Regulator voltage output Scale 2 mode,
   ; J; Y4 i( n" l# `! w) i
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   + ]- v7 K; }) a5 f# ]
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   
10. 
    
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

' [+ Q( M. [0 ^* k1 b1.睡眠模式
睡眠模式下只有CPU停止工作，所有外设继续工作，任何中断或者事件都能唤醒CPU，此时约16MHz/1mA。
' Z" [( d: f: v& \7 A9 C
, G3 v7 s8 m3 m; z2.低功耗运行模式
低功耗运行模式使用 内部MSI RC振荡器为低速模式（最大工作频率131kHz），内部调压器在低功率模式下，时钟频率和可用外设都有限制。仅当 电压调节器 处于范围 2 时，才能进入低功耗运行模式。
8 I, o- v$ |5 @+ Z& n) T: e. {, ?- |) f
4 f0 O* ~5 A- P0 z$ P6 F, c3.低功耗睡眠模式
进入睡眠模式时，调整内部调压器为低功率模式，时钟频率和可用外设都有限制；一个典型的例子是计时器以32kHz的速度运行。当事件或中断触发唤醒时，系统将恢复到运行模式，并打开调节器
  M6 X0 M# F2 h# G( R9 d
4.带RTC的停止模式
停止模式在保持RAM和寄存器内容以及实时时钟的同时，实现了最低的功耗。Vcore域中的所有时钟都被停止禁用PLL、MSI RC、HSE和HSI。LSE或LSI仍在运行。调压器处于低功率模式。一些具有唤醒功能的外围设备可以使HSI在停止模式下检测它们的 触发唤醒的动作。
2 g/ M; \8 l! x" O7 X( Y; U. U, n设备可以被外部中断在3.5us内唤醒，处理器会进入唤醒中断后恢复现场。也可以被PVD中断，比较事件（如果此外设使能），RTC alarm/tamper/timestamp/wakeupevents, USB/USART/I2C/LPUART/LPTIMER 唤醒事件唤醒。 唤醒后需要重新配置时钟。

5.不带RTC的停止模式
停止模式在保持RAM和寄存器内容以及实时时钟的同时，实现了最低的功耗。Vcore域中的所有时钟都被停止禁用PLL、MSI RC、HSE和HSI。LSE或LSI仍在运行。调压器处于低功率模式。一些具有唤醒功能的外围设备可以使HSI在停止模式下检测它们的 触发唤醒的动作。
设备可以被外部中断在3.5us内唤醒，处理器会进入唤醒中断后恢复现场。也可以被PVD中断，比较事件（如果此外设使能），RTC alarm/tamper/timestamp/wakeupevents, USB/USART/I2C/LPUART/LPTIMER 唤醒事件唤醒。 唤醒后需要重新配置时钟。

6.带RTC待机模式
关闭内部电压调节器，从而关闭整个Vcore。PLL MSI HIS HSE 都被关闭，LSE/LSI在运行。
2 M# m: E) d. ?9 r( m! x除了备用电路中的寄存器外(wakeup logic, IWDG,RTC, LSI, LSE Crystal 32 KHz oscillator, RCC_CSR register)，RAM和寄存器内容都丢失了。
设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
2.IWDG复位
3.唤醒引脚上升沿
) `: G  @; W5 Q, m1 j& z% Z$ |" K4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件

2 R' V  o7 P1 Y7 P% ]( y- M: ^7.不带RTC待机模式
! D) i3 T# o/ k关闭内部电压调节器，从而关闭整个Vcore。PLL MSI HIS HSE LSE LSI都被关闭。
除了备用电路中的寄存器外(wakeup logic, IWDG,RTC, LSI, LSE Crystal 32 KHz oscillator, RCC_CSR register)，RAM和寄存器内容都丢失了。
% ]$ ]7 F9 X) ?/ ^设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
2.唤醒引脚上升沿
RTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。

8 j7 N; L* n  j) K, J. j% F进入STOP模式
) J: E3 l+ }4 V/ X停止模式基于 Cortex®-M0+ 深度睡眠模式与外设时钟门控。调压器既可以配置为正常模式，也可以配置为低功耗模式。在停止模式下，VCORE 域中的所有时钟都会停止，PLL、MSI、HSI16 和 HSE RC 振荡器也被禁止。内部 SRAM 和寄存器内容将保留。
要使停止模式下的功耗最低，内部 Flash 也进入低功耗模式。Flash 处于掉电模式时，将器件从停止模式唤醒将需要额外的启动延时。
要使停止模式下的功耗最低，可在进入停止模式前关闭 VREFINT、BOR、PVD 和温度传感器。退出停止模式后，可以使用 PWR_CR 寄存器中的 ULP 位通过软件重新打开它们。
( }- z; T5 o2 y; E5 w- ^- |
在停止模式下，所有 I/O 引脚的状态与运行模式下相同。

要求

– 没有中断（对于 WFI）或事件（对于 WFE）挂起。
+ _; ?" ~6 Z' y1 }0 F3 f, Y– 将 Cortex®-M0+ 系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位置 1
& {. S4 W7 `: J2 d– 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 PDDS 位 = 0
! @% x. p! e1 [6 ]% S5 v. k– 电源控制/状态寄存器 (PWR_CSR) 中的 WUF 位 = 0
+ r4 g) @$ r0 \  U, ?1 q– 通过配置 RCC_CFGR 寄存器中的 STOPWUCK 位退出停止模式时，选
择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
注： 要进入停止模式，所有 EXTI 线挂起位（在第 13.5.6 节：EXTI 挂起
寄存器 (EXTI_PR) 中）、所有外设中断挂起位、RTC 闹钟（闹钟 A
和闹钟 B）、RTC 唤醒、RTC 入侵和 RTC 时间戳标志位必须复
位。否则将忽略进入停止模式这一过程，继续执行程序。

下面咱们来看下寄存器描述

系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
7 I3 G2 A9 e" o/ T我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的

(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
' C3 @. y! t+ @* g& |5 p此位由软件置 1 和清零。
0：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入停止模式。调压器处于低功耗模式。
  `4 r$ b1 S8 x/ p% j1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。
6 G* h8 o0 R. s: U* c8 Z3 t
(PWR_CSR) WUF 位
该位通过硬件置 1，并且只能通过系统复位或通过将 PWR 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的
) j2 i% g( C2 [- H. a( @) a$ QCWUF 位置 1 清零
0：未发生唤醒事件
0 K3 O& O/ @) J0 k7 ]7 Q2 c1：收到唤醒事件，可能来自 WKUP 引脚、RTC 闹钟（闹钟 A 和闹钟 B）、RTC 入侵事
件、RTC 时间戳事件或 RTC 唤醒事件。
注： 如果使能 WKUP 引脚（将 EWUPx (x=1, 2, 3) 位置 1）时 WKUP 引脚已为高电平，系
/ j# z( s, |5 _统将检测到另一唤醒事件。
* A  Q5 H+ h: z0 a8 a/ ^
然后还要配置选择唤醒后的时钟源
- r0 G/ l" `5 W% i* d5 X( Z通过此函数
3 I- t/ r1 c/ i, C* ~# L* C

1. /**
   
2.   * @brief  Macro to configures the wake up from stop clock.
   
3.   * @param  __RCC_STOPWUCLK__ specifies the clock source used after wake up from stop
   ( p; U0 R6 G' t2 w
4.   *   This parameter can be one of the following values:
   * N2 r) H( B4 U
5.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI    MSI selected as system clock source
   ; j: Y! d6 M' t) T# q' i. B
6.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI    HSI selected as system clock source
   
7.   * @retval None
   
8.   */
   1 ^" F$ m8 t1 R6 Z$ t' V& G  n( S# m
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。
- K7 d4 K; `7 ^* w+ z/ U
& N9 t) [+ C6 V5 X4 LLPUART在DMA模式下唤醒STOP
* ]' s5 @' L- C9 ]/ D4 X7 u- h6 s8 }# k不讨论怎么实现DMA，只讨论唤醒SOTP模式。
首先咱们来看官方描述

我使用的是LSE时钟

其实官方手册有这样一段描述
! M# z2 l" W% h, X  N7 @2 B当 DMA 用于接收时，它必须在进入停止模式前禁止，并在退出停止模式后重新使能。 从停止模式唤醒功能并非在所有模式下均可用。例如，该功能在 SPI 模式下不起作用，因为 SPI 仅在主模式下工作。
也就是说要在进入STOP模式前禁止DMA。这里不是去操作DMA的寄存器去禁止DMA，而是在LPUART里面的寄存器DMAR位禁止即可。
LPUART_CR3(DMAR位)
位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
此位由软件置 1/复位。
1：针对接收使能 DMA 模式
7 Z* S+ w+ O" I. ]/ N4 @0：针对接收禁止 DMA 模式
0 w5 X0 e! S  l  V8 O8 b! k
进入停止模式的步骤
* J7 e+ m" _: j+ u6 Z1.禁止DMA，记得在唤醒后在串口唤醒中断里面重新使能DMA即可（其实使用HAL库是有点小BUG，会导致无法重新使能，后面会说(看串口中断回调函数)）
2.确认串口忙标志为0
3.确认串口做好接受数据准备
4.选择唤醒模式（接受完成唤醒，起始位唤醒，地址匹配唤醒）
4 f# ?" b: z, u& G$ P( M+ m/ I5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒
4 C9 c. x- l% w9 ^
6 K9 T; X( ~- |' o# d) o  ~下面介绍要使用的函数
1 Y! h8 k; X3 W! E

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   
2. {
   
3. 
   ( ~8 d  M# [. m. j: P1 v
4. 
   
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   , |9 K1 U: X3 K* X
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   
7.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET);
   . [* c% g9 q! p
8.   /* make sure that UART is ready to receive
   
9.    * (test carried out again later in HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig) */   
   ; h/ Z" ]( ~& T3 P
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    * n8 N6 d7 n' L6 v- L% N  [
11. 
    
12.   /* set the wake-up event:
    3 t& |. P$ q  }' k$ e0 J
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    ( n9 w) g! U; k3 {
16.   {
    
17.     Error_Handler();
    
18.   }
    " Z8 u# u& ]' V" |8 ?# S5 a
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    " r+ y/ ?, c# h5 |
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    9 z$ T4 g, ^4 T- x
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    3 |# n/ b  E+ M" v3 L9 {, A
22. 
    
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
    * L( p& L( T. c9 ]+ A) v4 f
25. 
    
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    5 y. z) ^6 O" M5 ^6 g  P
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    
28.   /* enter stop mode */
    " `- v* [& X0 l# [/ ?& C: j- O
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    8 u0 k* j& w, R  F
30.   /* ... STOP mode ... */
    
31. 
    
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    
33.   /* Wake Up on start bit detection successful */
    
34.   HAL_UARTEx_DisableStopMode(UartHandle);//唤醒后禁止串口唤醒低功耗模式
    . R. j, _- w0 G# v* X( i; E
35. }

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$ T6 ~4 a+ }& f) }**然后在串口唤醒中断里面使能DMA即可
串口唤醒中断回调函数
+ O9 I; U, @8 \4 z$ W* H

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   
2. {
   
3. 
   ' }0 I' M" E+ P- }
4. //在这个回调函数之前HAL库的中断里面会改变huart->RxState = HAL_UART_STATE_READY; 导致HAL_UART_DMAResume(huart)不能恢复DMA
   
5. //所以此时要 huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   + e" I5 ~5 B6 B$ h+ H! N- }
6.   huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   # ]: n* N, N: ]& Y
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   
8. 
   4 X8 E. \0 L2 U. T  F6 _/ h6 ?5 k
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   
10. }

复制代码

记得唤醒之后稍微延时一下，让串口数据接受完成在进入停止模式，不然数据会乱。
8 y- h) n* V" \6 A& G( _
! w* d% ?  S" g2 C# E0 u**下面重点来了**
这里稍微不注意就会发现 我唤醒之后接受到的数据怎么老是少第一个字节
经过我测试发现
* {- ?. x# N, D4 Y. l$ u2 k* R& E是有一个设置的问题
2 O2 }7 V* N( z+ N下面看函数和寄存器描述
6 S- _( ~& A4 Z3 H! D. U! S3 `

1. /* Enable Ultra low power mode */
   
2.    HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();  //使能超低功耗，置位PWR_CR ULP位,VREFINT 在低功耗模式下关闭 更低功耗

复制代码

PWR_CR 位 9 ULP：超低功耗模式 (Ultra-low-power mode)
. T" X6 j5 l* P6 M7 h& H置 1 时，VREFINT 在低功耗模式下关闭。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST
( }- R3 _" X3 |" u$ c9 _位不会复位该位。当该位置 1 时，寄存器 LCD_CR 的 LCDEN 位不能置 1。
0：VREFINT 在低功耗模式下打开
1：VREFINT 在低功耗模式下关闭

# U0 v9 j; P2 Z当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
此时你使用9600（不包括9600）以下的波特率就不会少第一个字节 但是你的波特率在9600及以上，收到的数就会少第一个字节
9 l( ?1 P% p' w5 V/ \% }7 s' K但是我们能不能在超低功耗模式下唤醒，波特率超过9600情况下怎么办呢？
( C- j5 U8 |* @, \, Z还有一个函数和寄存器描述

1. /* Enable the fast wake up from Ultra low power mode */
   
2.   HAL_PWREx_EnableFastWakeUp();              //使能快速唤醒，不会等待VREFINT就绪，比较快，9600波特率下不会丢数据，不用快速唤醒而且 VREFINT 在低功耗模式下关闭 9600波特率下丢数据 此时只能降低波特率才可以解决

复制代码

9 }+ F" x) j$ t3 s5 JPWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
$ p: g' C$ @" B6 W* P2 _此位与 ULP 位结合使用。
如果 ULP = 0，则忽略 FWU
如果 ULP = 1 且 FWU = 1：从低功耗模式退出时忽略 VREFINT 启动时间。当 VREFINT 重新就
# K* N0 P" M( a" i绪时，通过 PWR_CSR 寄存器中的 VREFINTRDYF 标志加以指示。
+ O8 J4 Z0 }6 L+ ?6 N: _如果 ULP = 1 且 FWU = 0：仅当 VREFINT 就绪（其启动时间后）时，才会从低功耗模式退
出。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST 位不会复位该位。
0：仅当 VREFINT 就绪时，才会退出低功耗模式
1：退出低功耗模式时忽略 VREFINT 启动时间

# y. _! ^6 t0 Q' n! o; T1 g) M3 [就是醒的时候不等待 VREFINT稳定，但是可能会影响ADC，这样在超低功耗模式下就能快速唤醒不丢第一个字节了
! @; N$ u* i& h$ o$ o# P仅在9600下测试不会丢，其他未测

% z+ G, c0 s- x6 D当然如果你不使能超低功耗模式，那就造吧。
最近一直在搞Linux，这个博客写了快一年了，都忘记了。有时间把RTC和LPTIM也更上。实测功耗在0.8uA左右。
/ I: c( X& J0 V  w7 Z& b
8 o3 d5 g9 r  ?( X