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。

/ u# m' k7 w* ^0 p首先介绍几点影响功耗的因素。
: b5 l0 Y# M8 Q" U5 o1.IO口的状态，不用的IO口设置成模拟输入。
2.时钟，时钟越低功耗越低。
& t1 E6 \" S7 w, q' s+ v' }1 n3.外设，禁用不使用的外设。
5 i; ]5 s3 r0 `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。
' `; q( P3 F6 Q. E, H! U, s
1 a5 x  y8 X2 ~( D官方描述如下：

1 C$ h, o9 R& k  p+ J6 g

+ P2 ]: X  y4 r/ ]/ h

: D/ Y" l9 R4 K9 X
2 l, B1 V" P$ D0 V1 W使用下面这个函数调节内核电压
3 r4 a  T1 s9 t. e4 G
) y$ n% I& ~# Q# z& J- z* X1 D: ^! I

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   / B' T& I$ n$ u/ _- W
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   % e/ t6 x' X2 ~
4.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1: Regulator voltage output Scale 1 mode,
   ) L' c6 S/ r# K. m) Q0 |% c6 Y- [
5.   *                                                System frequency up to 32 MHz.
   4 Z8 C1 c& N% ~. Y0 r' J- g
6.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2: Regulator voltage output Scale 2 mode,
   
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
     i1 x% P' e0 q2 p
10. 
    4 }8 N* O5 t$ T3 z+ I7 j9 C
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

% U5 }% m' M# w+ E% H/ m1.睡眠模式
6 v* ^5 |1 a0 J# s! V3 @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。

2.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。
2 y  g$ I1 X4 K8 Z  s
3.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

4.带RTC的停止模式
' }$ m/ b' `* ?) e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。
# w, p: e' [/ U: J- k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
. w* T0 N0 L& w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。

2 {) y+ G+ Z* Z6 n# s5 O: M6.带RTC待机模式
0 |( p. [( ^6 J5 k. b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。
% m9 ?& D; r7 ]4 O4 x: T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 W0 W2 \! n" I2 h9 Z设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
- h1 Y9 d8 {: f+ D5 g) n+ Q2.IWDG复位
2 [. m) F% l+ p1 m3.唤醒引脚上升沿
& x4 t# L( p3 Z: {- U  D4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件
9 c/ @3 _! J: U% b. z
7.不带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 LSE LSI都被关闭。
& }5 {8 D5 `' a% t5 f/ n: s5 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。
! ?+ [) q$ c1 d; R% C设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
* I/ E9 a; v9 Y8 W; k# K2.唤醒引脚上升沿
& C: ~4 c% G7 Y4 t9 ORTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。
7 v; i6 A1 o% L" _/ K$ d7 w
进入STOP模式
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。
; k" Z: ?, T) K# Z2 U) b0 u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。
& H& O8 ^/ T2 l/ H5 ?! r% n
. j8 `! D! [3 s0 M% o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。
– 将 Cortex®-M0+ 系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位置 1
% Y( _/ t0 ?9 i1 L, _– 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 PDDS 位 = 0
1 g8 g1 h- F9 V5 t' N– 电源控制/状态寄存器 (PWR_CSR) 中的 WUF 位 = 0
– 通过配置 RCC_CFGR 寄存器中的 STOPWUCK 位退出停止模式时，选
3 \! `/ x1 X- l, P择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
* Z! b$ f% ^9 |4 w" G  I1 q注： 要进入停止模式，所有 EXTI 线挂起位（在第 13.5.6 节：EXTI 挂起
5 P( N: ]' e* m/ K/ M+ m0 Z, q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
+ ^% e0 [. c- A& f8 j- f  }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
我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的
2 j, D* C# o. j* \! x) W% o# G1 i

: D/ s0 H( i9 U
(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
此位由软件置 1 和清零。
. e3 @0 y7 z$ \, x4 R7 z. d- q0：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。
9 E$ r3 [$ i* u8 d3 y1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。

(PWR_CSR) WUF 位
3 d, A  k8 s7 G7 L$ p3 u3 I) C/ E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
7 [( _2 c/ {3 \1 iCWUF 位置 1 清零
0：未发生唤醒事件
; z8 U% T  w! D2 [( N, ^$ ]1：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
4 E8 u7 h  ?; R) T, h  v统将检测到另一唤醒事件。
' H5 U' ~  Z' H' n" U
然后还要配置选择唤醒后的时钟源
7 T9 [7 ?3 l; D% ]5 X* Y: ?& S通过此函数
$ j0 m# u* C/ v% a

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
   & o/ C6 m1 _8 a$ B$ u
4.   *   This parameter can be one of the following values:
   
5.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI    MSI selected as system clock source
   2 j# S, b8 H( x% P
6.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI    HSI selected as system clock source
   
7.   * @retval None
   $ }* q0 ~' O( D6 T" V9 H; y
8.   */
   
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

5 w& U  ]( l" W% j唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。

4 [- r. R  D& j% ?9 \! d0 |LPUART在DMA模式下唤醒STOP
% X) ^7 g" F  P7 x+ [9 f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
8 V% k7 {  M; b1 Z; ?1 T

我使用的是LSE时钟

其实官方手册有这样一段描述
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)
9 }" D8 C3 H( k: ?7 W+ g位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
此位由软件置 1/复位。
+ o) L3 W9 F$ V" C9 m( s1：针对接收使能 DMA 模式
& T; I/ Z" e# ~# }' N6 `0：针对接收禁止 DMA 模式
3 w) X) a( ]6 h+ o# i! S, s
进入停止模式的步骤
1.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)）
. f2 C+ \# t, v5 \& y# ?4 B2.确认串口忙标志为0
2 u) r$ S0 h- x% I8 ]* F' L3.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）
2 J7 b" ]/ h6 ]. H5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒

( }  }; c7 x9 P' W( D下面介绍要使用的函数
" |& Z' I3 K& B6 f/ e* f0 x
! X- N0 V2 n0 m  _9 T$ V

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   % z- q8 {$ i) c/ l. F/ H
2. {
   
3. 
   ( j' ?. z3 b: f6 W4 Y& h
4. 
   
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   
7.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET);
   . F: N. {& I9 k
8.   /* make sure that UART is ready to receive
   
9.    * (test carried out again later in HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig) */   
   
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    1 B3 g- m' p1 p
11. 
    , x; z* H* ?* }, V& ?+ k
12.   /* set the wake-up event:
    9 ~6 C! X& Z3 O- d* @3 @) V. X
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    
16.   {
      l9 L9 @6 u3 ]1 ~5 t1 U5 f2 _) v
17.     Error_Handler();
    
18.   }
    
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    ; a. B5 q) D0 o# `5 f2 `
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    . `# r$ j1 J$ E6 g" S7 z
22. 
    0 x: U7 t3 A1 M/ m
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    + U4 {- c6 b4 s  d
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
    
25. 
    
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    " @1 w) A, o) |2 g$ L2 R0 _
28.   /* enter stop mode */
    
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    
30.   /* ... STOP mode ... */
    * ]) L+ J+ O2 _6 ?7 c
31. 
    1 U3 U5 B0 d* }0 A: Y5 B
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    + V- V% S6 i2 R$ G3 K! w
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
    
35. }

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+ K; i4 Z- f5 g**然后在串口唤醒中断里面使能DMA即可
& h* p* R4 N) @/ t9 L$ W+ Z: r串口唤醒中断回调函数
$ _% m0 h# ]9 j1 T, ]

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   
2. {
   
3. 
   / C- [- O: c- q; w
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
   3 E$ F4 ^  r/ n( T4 g5 L
5. //所以此时要 huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   : z  ~' `: N& |+ A
6.   huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   ' Z, x5 u& Z+ G. }  v
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   
8. 
   ) X, w6 Y& _; ?6 q8 ^; A8 ^* o: \/ W
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   : I( |* t' w0 J; R
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。

" C: c  I7 O2 u/ a**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
! p4 f7 c6 \& b: J经过我测试发现
是有一个设置的问题
下面看函数和寄存器描述
. d8 a5 }0 T: M

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)
$ j$ R/ W/ y8 i& N. l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
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。
7 g7 B- t( a  s6 @7 C; y5 t0：VREFINT 在低功耗模式下打开
1：VREFINT 在低功耗模式下关闭

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
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？
$ p5 g* V. f7 a0 Q! u; x! i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

% s. o& c8 F1 j1 l- w  x( gPWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
此位与 ULP 位结合使用。
/ H: c& Q) {7 N- S' U' l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
4 _2 k# m% ~5 _! y6 t1 V* S( d$ D# p8 I& O绪时，通过 PWR_CSR 寄存器中的 VREFINTRDYF 标志加以指示。
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
$ K* t  p) T) ]9 e- I% S
; {4 G, n2 d5 j; v8 f8 [/ I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
! i  i& v6 i0 h; ~* H) Z' ^# [仅在9600下测试不会丢，其他未测

" g/ [/ g+ a! I6 a. m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。
3 _6 M8 o3 u8 O
; u% Q' X" ~$ b! i# p3 I. b

8 t4 i1 t$ W! f) Y6 C- \) K