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 N( F' g& G5 |1 x8 f3 ?1 E首先介绍几点影响功耗的因素。
7 f* U6 C" g" M# X# m% F1.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。
' h3 l; Y, M- d3.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。
# N( C& G2 c, p) U% E
9 N3 X0 w. L9 [官方描述如下：

' n  o  z$ i  o& L

7 Z4 d* L% g0 K, r; H

8 Q" F- `) g% M  ~6 d4 `3 z
! l& [8 K% V' p' l% Q& o7 q/ K使用下面这个函数调节内核电压
( n! k% U7 ~/ T# [

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   1 [7 T4 R+ v9 V. I! e: v9 ?
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   : \' B0 P: e! f: w
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   + N5 Z% P7 Y$ ]8 E( |
4.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1: Regulator voltage output Scale 1 mode,
   
5.   *                                                System frequency up to 32 MHz.
   * F7 U* P6 I: \3 k  _9 v. ~8 X
6.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2: Regulator voltage output Scale 2 mode,
   
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   * i* ~8 W6 a/ u
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   * F8 V( [3 x7 L& J  f- j9 c
10. 
    $ w! L: Y3 ^4 z# e  z
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

( _; I/ q( h9 Z, x7 y1.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。

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。
+ H# b% }+ X) J7 d6 i( E  z
7 R+ k% L5 C- B) A3.低功耗睡眠模式
. O7 i% d: @# P; ^& p4 q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

, X! e3 q% A0 ]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。
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。

7 D; Y) u& H8 C6 e* Y5.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。
: [+ I2 |' Q. N- K9 U- [  C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$ z! l" {- W+ r6.带RTC待机模式
2 [4 t/ o4 U  @2 A; v0 e% ~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。
; Y! O. ^/ J1 g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
/ j7 R' o9 r1 C* Y$ Z4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件

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。
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
: I$ L) k  n' q5 D- Q2.唤醒引脚上升沿
! v2 v8 w% Z4 t, ^* gRTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。

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。
5 D) h6 T1 w) |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。
3 F7 B- s; k3 T% h9 S- ]$ f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。
5 M& _- I0 _7 y* ^8 B- S, c* G
在停止模式下，所有 I/O 引脚的状态与运行模式下相同。
* N4 W7 c0 \" p+ D4 a0 H6 O
要求
5 S4 [' r2 b3 m1 H
– 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
* x' _& W* `+ z4 {2 d– 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。
注： 要进入停止模式，所有 EXTI 线挂起位（在第 13.5.6 节：EXTI 挂起
9 a) O- j: O/ _( _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
% ~3 R( A: _) p
9 s2 o) s- i# N$ l( \系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
1 N; p6 |5 E" O1 i- \我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的

0 ^1 d4 q4 a' _( V/ i. D& ^9 g, z
(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
' Z/ Q! R, \$ ^: x& A( O" }& M此位由软件置 1 和清零。
  M8 V& T1 O- P0：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。

2 ?  c/ H: [) Q: o9 z* J(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
CWUF 位置 1 清零
0：未发生唤醒事件
8 Q) g% F" Q" H( w1 y1：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
) \, M. n+ H+ s6 i5 H( x: k$ P# O4 l统将检测到另一唤醒事件。

2 U7 o3 ]- h. W8 H8 s7 X1 M8 S然后还要配置选择唤醒后的时钟源
/ C6 Z& a* U# p  P通过此函数
% `% \- E; h: I! z

1. /**
   
2.   * @brief  Macro to configures the wake up from stop clock.
   # S- C/ D- `4 N+ {  \
3.   * @param  __RCC_STOPWUCLK__ specifies the clock source used after wake up from stop
   " M5 i1 e1 g/ q* d6 _, d
4.   *   This parameter can be one of the following values:
   " I/ X7 I' A7 l% i# l0 H
5.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI    MSI selected as system clock source
   # X$ I0 p7 \- F& h( r
6.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI    HSI selected as system clock source
   , P2 x0 E3 \9 f
7.   * @retval None
   " ^3 k+ p- k7 n" \0 V
8.   */
   * e/ E3 B2 Z8 T" L6 ]
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

. k  }3 Y& _2 R7 Q( q" o唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。
1 |* u6 ^7 Q: R/ U& a
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。
首先咱们来看官方描述

" o8 ~  I0 J2 K' p
( ?/ x8 b" X3 G& y$ j& z8 a- U0 @: ^) o我使用的是LSE时钟
, o8 i; J) X4 X0 A& I
2 L- z+ s4 P- o0 m, s. d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。
0 Y1 H4 M) P' p( i+ }% A& DLPUART_CR3(DMAR位)
0 H! q0 U5 Q, x! a2 i4 ^3 v位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
) v2 K4 B- z7 `; \, Q此位由软件置 1/复位。
  T$ Q5 E' G1 K% P7 w/ a1：针对接收使能 DMA 模式
( x) E5 v' ]) f0 g* f0：针对接收禁止 DMA 模式

( c4 f& R3 n* ]9 [3 w* H# k2 A- ^7 m进入停止模式的步骤
$ j) i; A5 K5 o+ g* M1 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)）
" }# C3 [. W$ {! I. n- \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 B! g4 X+ |$ x( E2 n1 Z
* \) _/ K0 |- C/ I' r下面介绍要使用的函数
8 o: a0 t+ o. T$ Y3 `; }4 \: ^

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   & l8 B2 s2 E7 R0 T/ i
2. {
   
3. 
   
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);
   
8.   /* make sure that UART is ready to receive
   
9.    * (test carried out again later in HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig) */   
   ' t/ o: _. b3 a5 z  h* V
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    : Z( q* k7 g- o8 ~4 N
11. 
    
12.   /* set the wake-up event:
    - M' c7 w, `- P; i1 p5 Y. V8 g
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    ! v8 M: |/ M( b  x7 Z* T* I
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    * _5 A+ g/ g9 [2 F
16.   {
    9 `& h0 M" C! k$ S3 P8 [  K/ x" |
17.     Error_Handler();
    - F9 z0 O$ d, A4 _
18.   }
    8 D! K) \3 V! T/ D
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    
22. 
    
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    ( R5 f: z* O, }3 p
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
    0 _6 X8 _( @1 Y$ W* g/ L4 \' t
25. 
    # J4 U+ [9 J5 S+ g2 n# h& v9 g
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    # t1 h! A, d+ l: y, H8 i
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    
28.   /* enter stop mode */
    0 H+ j$ O( Q; m2 h
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    & a' s* M' J- }+ `
30.   /* ... STOP mode ... */
    0 ]/ H8 M, K9 R7 G  j( t
31. 
    2 V6 i* C3 d, L
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
    
35. }

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7 G4 v/ }  A& Q: O7 F**然后在串口唤醒中断里面使能DMA即可
7 H1 O: x4 b) l& @串口唤醒中断回调函数

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   
2. {
   
3. 
   * ]) c# ?" Q( q$ z1 Q/ S
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
   * W* f* w  M! S5 A, \
5. //所以此时要 huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   1 l6 b9 z7 S8 j; m: X( B; x
6.   huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
     P1 k4 H1 P9 [9 y1 p8 z
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
     |( B+ s$ r4 m! F  d% X
8. 
   / s, ]; V8 _# |# S  S' H( b
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   ' C1 ~9 ]8 r, N
10. }

复制代码

/ \% W  J! u6 A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。

0 L- o  h. ~6 ?4 G7 O**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
是有一个设置的问题
) G) w  C9 o3 P/ O, H, a下面看函数和寄存器描述
0 ?" p4 M1 i) U$ q: S

1. /* Enable Ultra low power mode */
   ) |' s. H- y: O
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

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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。
6 o# A/ O$ o% |2 a0：VREFINT 在低功耗模式下打开
1：VREFINT 在低功耗模式下关闭

$ J! T+ U5 g: a6 `当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
, {+ q  T  J' F1 P# |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
! D3 S0 J) L8 g) H2 P5 |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

1. /* Enable the fast wake up from Ultra low power mode */
   , M7 G/ q" \; N& F% K2 g6 k. m
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)
此位与 ULP 位结合使用。
如果 ULP = 0，则忽略 FWU
$ V/ A- M# u% S# T. M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
- m3 K) \2 v0 z6 y' r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
* w/ P4 e. a. O7 {. @& X出。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST 位不会复位该位。
. j. P0 l) |' M, ]3 }3 [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
0 M) m3 S7 P0 c0 W+ V
2 T3 N9 d! J9 u6 r* r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
+ X  s$ D3 ?6 @. u' y仅在9600下测试不会丢，其他未测

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。

9 ?, X1 h0 q  H) U$ W0 j

" v$ q+ f7 v$ U# f