STM32L0低功耗应用
" n5 N0 I( V2 @2 b5 b; M2 q) d7 f' C3 sSTM32L0支持7种低功耗模式，本文重点讨论停止(STOP)模式。
- C6 g( [" B  t( N# z2 t  \6 }
1 G3 z9 f9 y6 _  @2 W; Y/ V: i2 ~! U首先介绍几点影响功耗的因素。
; ?' B  R( L" `) ?) ^& m1.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。
$ ^' w8 C3 r: Y1 ~' H3.外设，禁用不使用的外设。
7 ^' U! X. Y$ c3 Q' U4.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。
+ y* j' q% z7 o$ x5.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。
( u8 F+ P/ d9 w) F, D
官方描述如下：

2 {( Z# S6 }8 J& ~% k% ?
使用下面这个函数调节内核电压

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
     O  {. a1 E( l# a5 q
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   
4.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1: Regulator voltage output Scale 1 mode,
   
5.   *                                                System frequency up to 32 MHz.
   
6.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2: Regulator voltage output Scale 2 mode,
   
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   , g/ B2 q0 o( t# k* V3 _
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   ; H4 ?& x. D* G1 e( J3 P
10. 
    : K1 u# b: D7 f- m6 T
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

1.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。
0 ]6 y, b6 T7 C- l
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。

% [8 X% h) Q# B' F  w# @) k3.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

6 |! ^7 R6 F, J' E; S" n% M4.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。
: b5 T1 @, I/ \2 q3 w, e
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。
* A  r& `9 H: I9 d/ r& P! a
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。
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。
6 E# ?" L, ^8 g7 C1 @设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
: m# n0 e. f4 a4 Q8 m: S2.IWDG复位
9 b; y8 ^3 E6 u% \  b* e3.唤醒引脚上升沿
4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件

7.不带RTC待机模式
3 q  I: \6 J8 a- _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。
! c+ q2 b7 L# d0 Q) N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
/ E0 y' }% c) B8 K) N2.唤醒引脚上升沿
% E* o, C6 x9 Z5 _, i& ?/ SRTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。
6 N: P2 {5 j* }( X  ?
* J8 U; p: N8 F  k* D进入STOP模式
' v* I" ^+ I# Q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。
, \) D: C, A4 {) [7 d) p, Q: L
在停止模式下，所有 I/O 引脚的状态与运行模式下相同。

; f, `& `) @9 P: R要求
& ]: E9 j( V6 c1 f
0 g) J' |& t; u% o6 D6 K! u' N  X– 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
– 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 PDDS 位 = 0
: `- G2 J' o, x/ B– 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
择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
0 V$ _" I  g- B0 A0 B注： 要进入停止模式，所有 EXTI 线挂起位（在第 13.5.6 节：EXTI 挂起
- K; g. T! C& j寄存器 (EXTI_PR) 中）、所有外设中断挂起位、RTC 闹钟（闹钟 A
1 v% H8 B  X: {% H1 ]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。

9 Y, A9 O7 q0 q8 z+ ~: }" Q下面咱们来看下寄存器描述

系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
4 A4 \- z+ B$ b9 G# _4 y/ @; `我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的
  M' I3 W  Y  z

- A7 Z' |/ `2 Z% i' o3 N7 h5 }
(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
6 }7 I, ?4 ]& o. ]% z此位由软件置 1 和清零。
4 s$ n9 K1 s) W. l/ L% K! [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。
$ S$ y  R8 @$ |1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。

6 f. V. a9 G/ I3 `4 B, H' O" n(PWR_CSR) WUF 位
, {& O% A( \) E3 V( r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
9 O+ B: n5 P+ V2 ^2 fCWUF 位置 1 清零
0：未发生唤醒事件
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
+ ]: M7 ]: u0 a/ d# r% u( C2 J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
( ~: g* s1 H4 p" K; j2 v6 B, ^通过此函数

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:
   
5.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI    MSI selected as system clock source
   
6.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI    HSI selected as system clock source
   : q  Q4 n$ a/ c. s5 R, ^8 y3 N
7.   * @retval None
   * a3 K) C9 G: }2 G2 X) o
8.   */
   # ^8 s* l% d/ `: u! Z
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

3 f8 i  B$ J7 n: c) b# e8 [) w唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。

LPUART在DMA模式下唤醒STOP
不讨论怎么实现DMA，只讨论唤醒SOTP模式。
8 h6 P, N, r! u' k首先咱们来看官方描述
  i* @4 A; L6 y0 t. ~. c% J7 W# |

我使用的是LSE时钟

9 `! k  |' s3 g, k& t! Q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。
3 `* y5 e" }  m3 r1 b/ p  n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。
* W  z$ @& ~6 T4 s' I1：针对接收使能 DMA 模式
+ W; e; Q" r7 {% o% g3 ?2 \0：针对接收禁止 DMA 模式

4 ^8 i6 [0 s. B进入停止模式的步骤
3 m! v3 ~6 u. C1.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)）
! ], g) Q( }8 L' Q2.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）
) r' u2 }; |; v( c. y7 T5 |5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒

下面介绍要使用的函数
! B/ r: n; L- q) P
+ o. l) P# p& X( n% t$ p- W# B

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   % n  ^) s% H5 R' \( Z& A
2. {
   
3. 
   
4. 
   - `" D  N7 n$ B
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   ' p% f4 }  X; Q3 Q
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   5 g2 C" H/ [- Y. U
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) */   
   $ Q2 O: d1 ^0 S- {" p, G
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    
11. 
    6 Q( F  ?: {- |6 ^5 z; i+ M
12.   /* set the wake-up event:
    5 x. k9 |) F  u4 N  _% w: B
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    & h3 u5 ~3 I& u  t
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    7 u  H4 L$ p4 H/ b1 S$ F
16.   {
    
17.     Error_Handler();
    
18.   }
    # R" O1 L, Z9 r1 `: p
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    5 W6 y& ]  }4 y6 w2 M+ p1 V* r
22. 
    * j8 P! I8 a# }5 r
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
    . V0 j4 n) m# W/ a/ o/ u% G$ A. h
25. 
    ; p: i- T) `2 J/ N1 F6 z& C
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    $ I& _" Q  \- i! B
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    * m5 n( `: k5 Z( v3 c3 Z( m2 [
28.   /* enter stop mode */
    # M9 C+ l' p6 J# f8 ^
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    / G) C3 E  [' b+ v
30.   /* ... STOP mode ... */
    
31. 
    
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    6 R/ d  B) V* w! M) Y
33.   /* Wake Up on start bit detection successful */
    ' L9 J1 M! @7 ~% A( `
34.   HAL_UARTEx_DisableStopMode(UartHandle);//唤醒后禁止串口唤醒低功耗模式
    # Y) c# n0 T: L* N
35. }

复制代码

**然后在串口唤醒中断里面使能DMA即可
5 Y4 `% M" l/ \串口唤醒中断回调函数
4 U) [: h0 u- P% b! U) f

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   / _& L# s: z- v
2. {
   * }& z3 U/ a4 U; w
3. 
   . m- j/ u" O8 a
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;  
   0 m4 Q& ?+ Y" a! \
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   
8. 
   
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   ! M7 `, \4 Z& [' H5 K% |8 P
10. }

复制代码

7 D! c7 p8 s* c2 Q3 a9 K/ U) @- s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。

( L; S3 _+ E+ q# G5 l**下面重点来了**
0 N1 c* N" t$ Y1 Z2 ^+ w/ [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
; ^1 |; |' ]7 ~$ l( y& ]: s0 b经过我测试发现
( H% x: J8 Z, O& {0 j4 g是有一个设置的问题
; o6 [: S6 h" @. c下面看函数和寄存器描述
% Z# j* t* I6 m5 `

1. /* Enable Ultra low power mode */
   + @% z4 P6 [1 u. P
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
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
) O. G; ?4 `  U% u
当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
9 e1 U4 B9 u9 O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
5 I4 L. L& N  S1 j, z" t, r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？
还有一个函数和寄存器描述
- \7 ?- I8 w3 n. G

1. /* Enable the fast wake up from Ultra low power mode */
   ) n% F& Z- T- T% l- ]) @
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

PWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
* ~, l  }& }7 d8 x8 _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。
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。
3 d+ ^' ]' Z$ z# N, k. d; y) i1 {5 Z0：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

+ d% ~1 A+ X" _3 d1 G) N$ l( U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
8 u& j* U- ^- ~- V# D+ s+ I5 S仅在9600下测试不会丢，其他未测

# ]. A7 p2 J. @/ T, c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。
- ?, V- I5 o! `( Q$ d. \2 v