14.1 初学者重要提示
1、  电源管理部分涉及到的各种低功耗方式会在后面章节中为大家讲解，当前阶段仅需了解低功耗属于电源管理部分即可。
9 E& f0 L0 W: I$ d7 S7 S
4 \8 i9 l" Y# i2、  电源管理部分最繁琐的就是CPU，D1，D2，D3域的各种运行，待机，停机状态切换，这部分知识点也放在后面低功耗章节学习。

14.2 电源
电源是系统稳定运行的根本，主要分为以下几个知识点，电源供电、供电监控、电源管理和低功耗。当前阶段主要了解电源供电和硬件上电时序。
4 N' U: E* M6 Q
+ R$ u" p' C2 H$ P( T14.2.1 电源供电
学习STM32H7的电源供电，往往被一堆电源标识Vdd，Vdda，Vcap，Vss等搞迷糊，这些标识整明白了，电源供电部分也就理解了，首先看下面的框图：
) n* V( ~+ q' v) S+ R4 c
! ^8 f; m4 F1 A# j

这些常用标识的解释如下：
7 t( t' z+ n. P, |, m( a: V7 T
. F+ A: U! ~1 M

对于电源供电部分了解了这些知识点就够用。

1 _8 S* z( k! \3 ^* Y* c& V3 T$ Q14.2.2 系统上电启动
& a; Q' C3 m: H: d$ H系统上电到程序开始运行期间，H7都做哪些工作，一张时序图可以说明问题：
2 o! D9 |' P- J/ l& g( w

对于上面的截图，主要看Operating mode部分，依次是Power down –> Reset -> Wait Oscillator ->HW system init -> Run -> Wait ACTVOS RDY –> Run，即断电状态 -> 复位状态 -> 等待HSI就绪->硬件初始化 -> 运行 -> 等ACTVOS位就绪 -> 正式运行。
2 H1 Q2 k( S8 p
详细些的执行流程如下：
4 B" h; a* U% S
  当系统上电后，POR（Power on reset 上电复位）会检测VDD供电，当VDD大于POR设置的阀值时，将使能电压稳压器，注意看VDD那条线的变化。
( R! Y6 L- W* C1 [& Q  看VCORE那条曲线，只要VOSRDY未就绪，就会一直处于复位状态。
9 }4 P7 c& _4 G0 ^: W' ^0 Y9 w7 P  一旦VCORE正常输出，系统将走出复位状态，内部高速RC振荡器HSI将使能。
6 {! X$ o) u# S- Z: \6 j* r  HSI稳定后，将开始系统初始化，主要是Flash和可选字节的加载，这些都是由硬件完成的，CPU也将以受限的方式运行（主要是指不允许对RAM进行写操作）。
8 ]+ v+ O2 S' O  软件程序初始化系统，包括供电配置。当供电配置完成后，等待ACTVOSRDY位置1，完成置1后，CPU就进入正常的运行的模式，允许读写RAM了。
14.2.3 电源管理
关于电源管理部分，H7参考手册中讲解的还挺复杂的，当前阶段我们仅需了解几个重要的工作状态即可，看到这几个单词了要认识，因为官方文档中多处要用这几个标识。
1 S8 ^. K7 ?7 W( A3 S+ G- R, Z
! x! o$ Y1 t- i" _为了实现各种低功耗模式，CPU和D1，D2，D3域支持的各种模式如下：
+ J9 n! P6 d9 n- c1 k( q5 }
  CPU模式
0 \/ r8 a9 N8 B4 u+ R+ VCRun：运行状态，CPU和CPU子系统外设正常运行。
; q/ N8 x6 X8 S; R( Q7 O
CSleep：休眠状态，CPU时钟停止运行，CPU子系统外设正常运行。
  J/ h' n! C# A% `2 ]7 {) D3 L
7 E* t1 G# U# H) r9 b- Y7 h' ]CStop：停止状态，CPU和CPU子系统外设都停止运行。
6 n5 q1 f1 I  a7 R
  D1域模式
DRun：运行状态，D1域的总线矩阵正常运行，CPU子系统运行在CRun或者CSleep模式。
' n9 V, q: \; k
5 ]& Q3 _, _5 @2 T8 yDStop：停机状态，D1域的总线矩阵时钟停止运行，CPU子系统运行在CStop模式，PDDS_D1位选择DStop模式。
) f% }& K1 G, U
4 J: H. G  g* l) T8 F# u; DDStandby：待机状态，D1域的总线矩阵断电，CPU子系统运行在CStop模式，PDDS_D1位选择DStandby模式。
6 E8 x$ a  [. y. i; r
1 B0 a( T, o1 ~: z+ z; t7 }  D2域模式
DRun：运行状态，D2域的总线矩阵正常运行，CPU子系统在D2域中有分配的外设，CPU子系统运行在CRun或者CSleep模式。
, u; C; |' z  z3 k0 Z7 \+ N
DStop：停机状态，D2域的总线矩阵时钟停止运行，CPU子系统没有在D2域分配外设，PDDS_D1位选择DStop模式。或者CPU子系统在D2域中有分配的外设，CPU子系统运行在CStop模式，PDDS_D1位选择DStop模式。
' l$ r. @4 W- n
. r' m, q; w3 U% KDStandby：待机状态，D2域的总线矩阵断电，CPU子系统没有在D2域分配外设，PDDS_D1位选择DStandby模式。或者CPU子系统在D2域中有分配的外设，CPU子系统运行在CStop模式，PDDS_D1位选择DStandby模式。

  系统/D3域模式
Run：运行状态，系统时钟和D3域总线矩阵时钟处于运行状态。CPU子系统处于CRun和CSleep模式，或者一个唤醒信号处于激活状态。

Stop：停止状态，系统时钟和D3域总线矩阵时钟处于停止状态，CPU子系统处于CStop模式。所有的唤醒信号都处于非激活状态，并且至少某个域的一个PDDS_Dn位选择了Stop模式。

Standby：待机状态，系统处于断电状态，CPU子系统处于CStop模式，所有的唤醒信号都处于非激活状态，并且所有域的所有PDDS_Dn位选择Standby模式。

9 M. v! n: h4 |  ]: ?2 e( o$ T4 x14.2.4 电源去耦电容的选择
4 U/ i+ }% R$ p8 S1 O/ L, D/ m每个电源对 （VDD/VSS， VDDA/VSSA ...）必须使用下述的滤波陶瓷电容去耦。这些电容必须尽量靠近芯片引脚，以确保器件正常工作。不建议去掉滤波电容来降低PCB 尺寸或成本，这可能导致器件工作不正常。

14.3 硬件复位
所有数字计算机系统都是由某种形式的震荡时钟电路驱动的。这种电路被称为系统的“脉搏”，是系统正确运行的关键。如果振荡器失灵，系统将完全无法运行，如果振荡器运行不规律，系统执行的所有与时间有关的计算都会有误差。
4 u0 K( Z+ l" e/ i2 |4 j
所有微控制器的启动流程都不通用。由于硬件的复杂性，必须运行一段由厂家定义的短小的“复位程序”来使硬件处于一种正确的状态，然后再开始执行用户程序。运行这个复位程序需要时间并且要求微控制器的振荡器已经运行。

当系统由可靠的电源供电时，一旦通电，电源迅速地达到额定输出电压，一旦断电，电源迅速地下降到0V，并且在接通的时候，电压不会降低。这时能够可靠地使用基于一个电容和一个电阻的低成本硬件复位。这种形式的复位电路称为阻容复位。
4 z( I/ }* q$ n* i/ b
如果电源不够可靠，而涉及安全性，这种简单的阻容解决方案就不合适了。

14.3.1 上电复位和手动复位
( h. e7 H% X) u4 aSTM32H7开发板的硬件复位原理图如下：
+ M( z3 J3 ?# C& n& |
( X9 ~) L& _) r. m

  STM32这款CPU的复位引脚是低电平有效，即NRST为低电平时，CPU处于复位状态。
  R173单的RC复位电路。当系统上电瞬间，C114电容两端电压可以认为是0，CPU处于复位状态。3.3V电源通过R173给C114充电，当C114的电压升到CPU的高电平门槛电压时，CPU退出复位状态转入运行状态。
  在设计电路时，需要选择适当的R值和C值，以保证NRST低电平持续时间满足CPU复位最小脉宽的要求。
% R' s8 y, y; G) s3 }  当按下S4轻触开关时，C114两端被短路接地，可实现手动复位CPU。
+ M3 b4 z5 V5 Z+ e% S

; E' m1 m! _+ O1 j6 U: S. B注，根据需要，大家也可以使用STM32H7 NRST引脚的内部上拉
# m4 l: T8 K  {6 k2 _0 T# w
14.3.2 复位序列
前面第11章的13.3.1小节讲解了复位系列的相关知识，再结合本章节的上电复位和下电复位，大家会对其有一个较全面的认识，更多复位序列的知识直接看13.3.1小节即可。
# H$ k: p5 U* j( M: T
14.4 软件复位
4 L+ J, }7 W% f+ Y除了上电和手动复位，程序设计设置中还经常要用到软件复位，即调用一条函数就可以实现复位功能。此函数已经由CMSIS软件包中的core_cm7.h文件提供，函数如下：

1. /**
   & t: r8 Q$ E% z" F
2.   \brief   System Reset
   & N9 b5 y' f6 M
3.   \details Initiates a system reset request to reset the MCU.
   , Y+ K0 {& ]; J: a) u4 x  k0 F
4. */
   
5. __STATIC_INLINE void __NVIC_SystemReset(void)
   / @9 X3 l2 ]  {' m$ N
6. {
   
7.   __DSB();                                  /* Ensure all outstanding memory accesses included
   
8.                                               buffered write are completed before reset */
   
9.   SCB->AIRCR  = (uint32_t)((0x5FAUL << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos)    |
   ' Q4 Y6 V; I& x, Z. z/ |1 R
10.                            (SCB->AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) |
    
11.                             SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Msk    );        /* Keep priority group unchanged */
    
12.   __DSB();                                                         /* Ensure completion of memory access */
    
13. 
    
14.   for(;;)                                                          /* wait until reset */
    
15.   {
    & r% x+ A( n+ f$ w
16.     __NOP();
    
17.   }
    
18. }

复制代码

3 g4 G+ c( \6 k9 @- ?+ B) i软件复位反映到实际硬件上，就是给硬件复位部分发一个复位信号：
+ ~' |+ b0 H, g7 e7 C

' ?5 T, {$ q, g5 E4 f
14.5 RCC时钟控制
5 E( T1 j4 T5 pSTM32H7有如下六种时钟可供使用：

  HSI (High-speed internal oscillator) ：
HSI是内部的高速RC振荡器，频率64MHz，可被用于系统时钟。优势是低成本，无需外部时钟，快速启动（仅需几个微秒），缺点是精度差，即使经过校准。

) u9 n8 ?4 ?. y/ p6 s2 \  HSE (High-speed external oscillator):
HSE是外部的高速振荡器，通过外接时钟源，有源或者无源晶振驱动，时钟范围4-48MHz。优势是精度高，缺点是增加成本。
/ t7 `7 G# a4 R. ~
  LSE (Low-speed external oscillator)
% U! [- x( M% e: A" ULSE是外部的低速振荡器，通过外接时钟源，有源或者无源晶振驱动，一般接32.768KHz，主要用于RTC实时时钟。
6 \$ D. w9 ~5 H9 C) X7 M) H
  LSI (Low-speed internal oscillator)
* P9 a' _+ |  w4 h, ?LSI是内部的低速RC振荡器，频率约是32KHz，主要用于独立看门狗和自动唤醒，也可以用于RTC实时时钟。
, N4 Z% m+ X+ \# B; q
  CSI (Low-power internal oscillator)
CSI是内部的低速振荡器，频率约是4MHz，相比64MHz的HSI，主要用于低功耗。
1 ~# Z4 n+ n4 I' M% P5 P
( \; @8 h$ m6 F9 y3 Q  {  HSI48 (High-speed 48 MHz internal oscillator)
HSI48是内部高速振荡器，频率约是48MHz，用于给特定的外设提供时钟，比如USB。
1 l6 I3 s$ K! U; \4 a, @  l& U
  x2 f: ^! v+ Y. P& M& R# ~% w通过下面的时钟树再进一步的认识这几个时钟：

14.5.1 HSE和LSE硬件设计
: b8 z0 b. H8 f+ d1 [; v# z  HSE时钟
. c3 c, v7 z/ m( @- V当前V7开发板是用的25MHz晶振为HSE提供时钟，硬件设计如下：

% ?* D- e2 w+ ]# \& f6 ]; }

- e! m& o, m9 ~; g
晶振和负载电容需要尽可能近地靠近H7的晶振引脚，以减小输出失真和启动稳定时间。负载电容值必须根据选定的晶振进行调节。

对于C15和C17，我们推荐使用高质量陶瓷电容，这种电容是设计用于需要高频率的场合，并且可以满足晶体或谐振器的需求。C15和C17通常具有相同的值。

1 m% I6 @0 O+ n, c/ d* v! z5 v这里再额外补充一个知识点，HSE旁路时钟和外置晶振区别：当前V7板子是采用的外置晶振模式，高速外部 (HSE) 时钟可以使用一个4到48MHz 的晶振 / 陶瓷谐振振荡器产生：
0 M6 m1 u! U* h; V3 T% L

8 N& U5 F6 y" \; ?
而bypass 旁路的意思就是不使用它，绕过它。具体到HSE旁路的话，用户直接提供4-50MHz的时钟源即可，可以使用有源晶振或者FPGA提供时钟等方式：

' Y  p' Q5 k: G4 n0 s* ~6 x  LSE时钟
" p" @. A, t6 T" ^当前V7开发板是用的32768Hz晶振为LSE提供时钟，硬件设计如下：
8 N3 l, @, b; @9 \8 a5 u' S
. C" C. n. q+ Y

STM32的LSE晶振起振难（又称RTC起振）是老毛病了，选取晶振和配套电容比较讲究，最好按照ST提供的厂家和配套电容选取。

14.5.2 时钟配置
STM32H7开发板使用的外部晶振频率是25MHz，下面分步说明如何让其通过这个频率工作到400MHz的主频。

  第1步：在stm32h7xx_hal_conf.h文件配置HSE_VALUE
; J3 [5 S/ u: s: J# U1 j配置的大小要跟板子的实际晶振大小匹配。

1. #if !defined (HSE_VALUE)
   8 B' C/ \; i' |& I4 Z$ q* N# v
2. #define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
   
3. #endif /* HSE_VALUE */

复制代码

0 l0 E, w7 ^1 B3 y  第2步：系统上电后，在启动文件startup_stm32h743xx.s的复位中断服务程序里面会调用函数SystemInit。
9 R  \6 }9 ^- B* p! `1 W

1. Reset_Handler    PROC
   
2.                  EXPORT  Reset_Handler                    [WEAK]
   
3.         IMPORT  SystemInit
   $ T! E- K5 D1 r! T+ y
4.         IMPORT  __main
   3 g% ~4 K, Z9 k" Q2 u
5. 
   ; ^- N, K# h+ X' T0 @# y
6.                  LDR     R0, =SystemInit
   
7.                  BLX     R0
   0 I: R. h$ {3 f( a' {
8.                  LDR     R0, =__main
   ) w* f$ T$ h4 U2 e# A) ]
9.                  BX      R0
   
10.                  ENDP

复制代码

以往STM32F1和STM32F4系列都会在函数SystemInit里面配置PLL锁相环，使用了HAL后，需要在main函数里面配置。当前SystemInit函数实现的功能如下：
1 o  x' \7 b8 U$ i3 A$ @; J  ]
' K/ q* ^/ d- ]4 K' }: n

1. 1.        /**
   
2. 2.          * @brief  Setup the microcontroller system
   
3. 3.          *         Initialize the FPU setting, vector table location and External memory
   6 N9 M& t) l7 o/ E  F
4. 4.          *         configuration.
   
5. 5.          * @param  None
   8 @- w# C! ?! s
6. 6.          * @retval None
   
7. 7.          */
   
8. 8.        void SystemInit (void)
   
9. 9.        {
   
10. 10.          /* FPU settings ------------------------------------------------------------*/
    
11. 11.          #if (__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)
    
12. 12.            SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2));  /* set CP10 and CP11 Full Access */
    
13. 13.          #endif
    
14. 14.          /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state ------------*/
    
15. 15.          /* Set HSION bit */
    ) W4 P$ m0 m, f# ]" [3 e
16. 16.          RCC->CR |= RCC_CR_HSION;
    - a5 \2 z& j; C( L
17. 17.        
    . [; s: s, b+ U0 S' p, |
18. 18.          /* Reset CFGR register */
    
19. 19.          RCC->CFGR = 0x00000000;
    
20. 20.        
    ' o% v4 e7 h3 j. P
21. 21.          /* Reset HSEON, CSSON , CSION,RC48ON, CSIKERON PLL1ON, PLL2ON and PLL3ON bits */
    8 ~5 p& S' W# |. k7 x6 X/ L
22. 22.          RCC->CR &= (uint32_t)0xEAF6ED7F;
    * s8 g2 U" _/ ?* Z
23. 23.        
    ) U$ c: Z* N- v  c
24. 24.          /* Reset D1CFGR register */
      Y+ C- W) y# i1 {0 `: `
25. 25.          RCC->D1CFGR = 0x00000000;
    & }" X. X. s3 [9 |. A' A$ C0 I
26. 26.        
    
27. 27.          /* Reset D2CFGR register */
    8 Z6 }) b! H5 s7 K% `- @
28. 28.          RCC->D2CFGR = 0x00000000;
    
29. 29.        
    
30. 30.          /* Reset D3CFGR register */
    ( z& S8 G- H$ D0 v) A/ M
31. 31.          RCC->D3CFGR = 0x00000000;
    
32. 32.        
    
33. 33.          /* Reset PLLCKSELR register */
    
34. 34.          RCC->PLLCKSELR = 0x00000000;
    ( U! f6 L/ X5 o8 l% N4 h% K
35. 35.        
    , {7 j- Z* s( I7 \4 V6 H2 Z5 l
36. 36.          /* Reset PLLCFGR register */
    
37. 37.          RCC->PLLCFGR = 0x00000000;
    ! c0 F  |% w% O/ D+ u( _# t
38. 38.          /* Reset PLL1DIVR register */
    
39. 39.          RCC->PLL1DIVR = 0x00000000;
    
40. 40.          /* Reset PLL1FRACR register */
    
41. 41.          RCC->PLL1FRACR = 0x00000000;
    
42. 42.        
    1 T$ w6 [# D2 B( g' v
43. 43.          /* Reset PLL2DIVR register */
    9 C9 [, N0 k2 u$ s
44. 44.          RCC->PLL2DIVR = 0x00000000;
    
45. 45.        
    7 {! \! a0 |. `; x  s5 f2 ~
46. 46.          /* Reset PLL2FRACR register */
    8 N" l7 g' r9 C! i. U4 e
47. 47.        
    1 d' M2 Z% }( c+ f- O
48. 48.          RCC->PLL2FRACR = 0x00000000;
    7 J! j# X5 K/ ^" Z; S
49. 49.          /* Reset PLL3DIVR register */
    , Q7 @. ^: s4 V$ Z
50. 50.          RCC->PLL3DIVR = 0x00000000;
    
51. 51.        
    : ?9 ^8 i% s9 a# i/ W
52. 52.          /* Reset PLL3FRACR register */
    / ~! {- Q9 D% d$ i2 g9 U6 F  Z
53. 53.          RCC->PLL3FRACR = 0x00000000;
    
54. 54.        
    
55. 55.          /* Reset HSEBYP bit */
    
56. 56.          RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
    & _  O' `7 a% z) Q
57. 57.        
    
58. 58.          /* Disable all interrupts */
    : `, q2 m& w' Z& J- h: Q
59. 59.          RCC->CIER = 0x00000000;
    3 a( ], s; T) H) F
60. 60.        
    0 y. v' C7 f# n; f' ?- O
61. 61.          /* Change  the switch matrix read issuing capability to 1 for the AXI SRAM target (Target 7) */
    
62. 62.          *((__IO uint32_t*)0x51008108) = 0x00000001;
    
63. 63.        
    ; P8 G2 {$ C4 i1 W
64. 64.        #if defined (DATA_IN_ExtSRAM) || defined (DATA_IN_ExtSDRAM)
    
65. 65.          SystemInit_ExtMemCtl();
    
66. 66.        #endif /* DATA_IN_ExtSRAM || DATA_IN_ExtSDRAM */
    ( M. v: S) H  @9 v8 X/ B
67. 67.        
    " w: Y6 o; A# b* K. \$ Z. W
68. 68.          /* Configure the Vector Table location add offset address ------------------*/
    
69. 69.        #ifdef VECT_TAB_SRAM
    
70. 70.          SCB->VTOR = D1_AXISRAM_BASE  | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal ITCMSRAM */
    % G' s" b: {4 q8 T0 S
71. 71.        #else
    
72. 72.          SCB->VTOR = FLASH_BANK1_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
    2 t. J2 i3 z$ t+ a2 W* I
73. 73.        #endif
    $ Q- X6 b# M# _: W$ g6 s
74. 74.        
    ' ?7 f3 d. h! e: c( Q
75. 75.        }

复制代码

第12行：使能FPU单元。
4 a$ y: ]+ E1 v- ^
第16 – 59行：复位RCC相关寄存器。
7 n+ a2 n  M4 q( H: k1 o
0 `; d4 l) W" X+ M, k第62行：这条语句在这里的作用涉及到STM32H7硬件版本Y的一个bug解决方案。

第69 – 73行：设置中断向量表的位置。
0 |8 m1 H9 P2 p2 Z
第3步：在main函数的外设驱动初始化函数里面完成时钟初始化，主要是PLL锁相环，让芯片最终工作到400MHz。
. T6 d) T( L  v& l14.6 总结
8 A) Q2 o8 n5 E6 S本章节就为大家讲解这么多，本章节的知识点相对比较多，比较杂，不容易一下子都掌握了。随着后面章节的进行，还会深入的讲解这些知识点。

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