STM32L0低功耗应用
8 H% u( d! p! M( M' @1 [; ySTM32L0支持7种低功耗模式，本文重点讨论停止(STOP)模式。

首先介绍几点影响功耗的因素。
1.IO口的状态，不用的IO口设置成模拟输入。
8 O# f6 k3 `8 `! w+ b& \/ `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。
7 C* {2 V7 Z7 o* [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。

官方描述如下：

7 O0 Z9 y5 L% c3 ?! f- m: k3 M

使用下面这个函数调节内核电压

4 q) B. y, r  a: T% C# G8 t

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   0 [! i7 c7 K5 v; y
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   9 V# @& ~5 [( F. c/ z/ f& f
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   ! u+ t9 n8 S! g; K* H% T
4.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1: Regulator voltage output Scale 1 mode,
   
5.   *                                                System frequency up to 32 MHz.
   + U2 V$ s+ P% ]
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 d* l9 u4 Y% ?0 C- R
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   
10. 
    - U' M0 v( \  Q) x! ^9 Y
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

1.睡眠模式
: j/ c; [3 Y4 E/ \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。
, {) D! D- ^* M7 H% `/ b4 ^
- b7 l3 q4 E7 m/ `% C5 j1 K' X2.低功耗运行模式
" L6 T8 _& I1 `" _1 Y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。

3.低功耗睡眠模式
" x, i4 k) z1 L% j4 N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
6 t8 c8 _( Z) u$ V3 @! Y, f
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。
- ]4 `6 X9 H% B) v9 S9 c. h* S3 z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。
+ F0 E* n: ?! O0 @: h6 U3 R8 U, s
5.不带RTC的停止模式
5 r- ~/ }  n$ A+ u+ N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。
/ t) \8 d7 u8 \; F# w) E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。

: L0 }$ j4 K+ D% r2 c4 j& w. o+ a6.带RTC待机模式
4 b, [" z6 Z! P8 f) T9 u' O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。
6 I' N; }9 k+ C+ W/ S- 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。
$ i$ D* _8 h5 T7 l, r) {+ C0 k( v设备会在以下情况在60us内被唤醒
- p! E/ M5 i" I2 s6 k1.外部引脚复位
2.IWDG复位
1 B/ S8 b# V) _8 ~- a4 V$ H3.唤醒引脚上升沿
4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件

7.不带RTC待机模式
$ }( \' n. a' n# h: |0 t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。
设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
& I7 X% ~2 ?0 e6 B3 _& {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。

3 @3 c2 _! J  ~) ^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。
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。
8 D# T  f5 N0 p
. d) s- r" Y& \& d; Y# F, u* `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
: k5 T' W, Y+ j( v+ Y" U
– 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
5 }! L5 f8 [# r$ I1 w4 F– 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 PDDS 位 = 0
; ^9 }) e2 g3 _9 w+ w– 电源控制/状态寄存器 (PWR_CSR) 中的 WUF 位 = 0
9 {) r: z! h" Y6 s– 通过配置 RCC_CFGR 寄存器中的 STOPWUCK 位退出停止模式时，选
0 N, P8 U9 P% q, q择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
/ r( T8 _4 O; \7 \8 y& T/ ^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。
1 |4 j+ X! q* e7 |" L2 a. h; Q$ @
下面咱们来看下寄存器描述
& w+ @( v; L( e5 b4 |
( R2 B( @  f6 h, w$ Q系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
# O: {$ U( `% c* L1 P8 ?9 U+ H我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的

" K: d# c6 c( n% w
(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
( A% L( o; [3 d# G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。
1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。

( I0 _' s6 D9 c! R* q6 S(PWR_CSR) WUF 位
. u, [& N+ R# `9 T# w: d1 S% B7 G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
CWUF 位置 1 清零
# x8 h/ U. G& ~2 N7 k0：未发生唤醒事件
, s- U; A/ @+ G+ I1：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。
( |- q* E* Y' ]' t% s! z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
: e3 \  M$ J3 k' R; ~0 t2 V统将检测到另一唤醒事件。

然后还要配置选择唤醒后的时钟源
, x' v' P4 e" L/ ]) r- B通过此函数
$ Y5 S) ]3 U3 W; T( Q+ I

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
   
4.   *   This parameter can be one of the following values:
   / n0 o4 {! S# G' k& X
5.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI    MSI selected as system clock source
   $ j6 K, ?6 Z3 Z; t+ J* f
6.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI    HSI selected as system clock source
   
7.   * @retval None
   
8.   */
   
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

2 u% w# M9 [3 a- m9 z7 S( d% W唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。

7 {; H5 \" c8 u1 fLPUART在DMA模式下唤醒STOP
: C1 s: e; H, d+ U2 s2 r1 |' D" Q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

. N, Z: {: Q/ B* n

6 C, a/ s. t" }+ I; }  g我使用的是LSE时钟
9 J$ s( O  Q- ]3 N
3 I! z. x0 _8 R1 w  \: C9 p其实官方手册有这样一段描述
. ~: Y! J( a, F) j0 @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。
( k) v. F& p# X0 J. D+ L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。
0 I- R( @4 i7 g% {  rLPUART_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
0：针对接收禁止 DMA 模式
/ n/ [( [! w$ k! A+ b; \
进入停止模式的步骤
3 o$ a1 y9 S, J; o4 _) t/ l% {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)）
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）
5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒
5 \8 ]% K) G: V) @8 \8 w; ?
下面介绍要使用的函数
, o" A" `# A% i7 w3 [" }) w

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   
2. {
   $ J8 ~: u1 a' H* N' T
3. 
   1 N6 ~/ [  D# q" P' q; P3 r
4. 
   % t" H  Z4 ^1 x- `1 h4 C
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   ; O7 P9 Q8 g. T  K6 H
7.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET);
   
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);
    ; R1 x* d8 d4 w" W& H1 a+ }
11. 
    
12.   /* set the wake-up event:
    + h% u. f$ R/ [: {
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    * a2 B. `( G7 I) L1 U
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    / p; x0 v8 G; \  Z! j- m6 I
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    
16.   {
    
17.     Error_Handler();
    
18.   }
    $ l5 A1 a5 F' y6 E
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    ! s& g( Z8 @3 M; ~; `! k
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    ; @; e+ k$ P$ ^; k1 t5 m" A& }' k
22. 
    
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    - Q, w+ `& f4 |( ~
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
      {3 u" m& [, u) ]# ?4 k" I3 t
25. 
    & `/ m; _) Z) ]1 e  J. ^
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    6 m  _* {# E9 O8 [* w
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    
28.   /* enter stop mode */
    0 G- y) A# S- ~/ a; h" W2 T
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    
30.   /* ... STOP mode ... */
    $ t5 {) |& J; z) e8 Y
31. 
    
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    9 |7 s& `; e, Z- T. v$ I
33.   /* Wake Up on start bit detection successful */
    7 i* W0 M. x; s5 h: ?% K
34.   HAL_UARTEx_DisableStopMode(UartHandle);//唤醒后禁止串口唤醒低功耗模式
    + X" r) V8 r. i/ D* q4 r: J
35. }

复制代码

7 |+ ^; p) Y: Z**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

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   , |4 Y" s7 \0 V+ A/ q% L9 F
2. {
   2 E, X6 r! {2 h, I# K6 ^7 h9 s' ]
3. 
   $ V  C% R5 e2 z" V1 v
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;  
   
6.   huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   7 U) j* A+ j8 W* i  O
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   
8. 
   & O% n% F+ |1 m1 d9 H; N
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   ! ?5 {( o0 p( e) Z
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。
# K: e  S+ V+ k( w" d$ C
& j2 c* `" J7 H- n+ e! P& }6 N**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
$ v# f; @' A: u( ]经过我测试发现
7 |8 Y5 a2 t6 L3 ?是有一个设置的问题
下面看函数和寄存器描述
5 G9 V! }. i" D( }% Y6 H3 X& D

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)
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
7 W( G7 U6 P5 v5 b9 r/ e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

当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
9 X8 V" b5 @3 U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？
: F& u4 F: r  A还有一个函数和寄存器描述
3 \9 }. W: _8 S* C5 l7 c7 f/ u

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

0 f* D3 S: J; ]9 I( JPWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
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
绪时，通过 PWR_CSR 寄存器中的 VREFINTRDYF 标志加以指示。
: J% _+ Q" w' c, r! ?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。
9 p6 n7 r# b$ [1 I2 n4 z0 h- Y9 D/ R0：仅当 VREFINT 就绪时，才会退出低功耗模式
$ Q) R( g; S7 ?7 z1：退出低功耗模式时忽略 VREFINT 启动时间
; a/ l" R" z5 x9 V5 R. M
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
仅在9600下测试不会丢，其他未测
. k8 I- ^# J! C/ E0 p, N- H
当然如果你不使能超低功耗模式，那就造吧。
- E+ `. x# ^) a. i. k: R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。


% @* y9 Z8 i* p" g
3 h+ u( O( U. P. q