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。
' L4 c" J8 M" L) M: k+ w; u
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。
2 L, w( Q# T5 f- A9 i2.时钟，时钟越低功耗越低。
; a- x8 P2 y* D( b  s9 x# K8 {' A( q$ `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。
/ {( n. p- W+ a. O1 z0 Y5.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。
- W' Q2 v4 ^1 i8 b% h) ]3 R
官方描述如下：

+ p/ L+ R! _5 O0 i, O/ |

; G# D& M) u% R: K& N& o

0 x! V3 y6 Q2 Z2 q& z8 V+ Z' c, s
使用下面这个函数调节内核电压
: g" h* R+ D) n) h6 E' R* l
$ Q4 C( K& x5 `" D9 @

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   
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,
   + b1 Y; O& b' I% R: {1 T4 z
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.
   
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   : E+ S% @" q! \
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   
10. 
    & B  Z2 W6 q! X0 d) D3 u' P$ \
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

9 Z3 x( H6 R( V* X$ }) S9 D4 {) O- x1.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 X& k4 q6 S2 I  B2.低功耗运行模式
4 O2 ]: r' ~+ B& \: H, T0 e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。
: a# R0 ?% ?# A( J
  j& C( _  O- d. V4 X! y3.低功耗睡眠模式
- `# x' G% C9 v9 S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
: V3 s- c1 E: e& t( D  E
4.带RTC的停止模式
3 r$ s$ S& _* k( t7 B1 V" [. A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。

5.不带RTC的停止模式
: u; P3 A8 g" j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。
2 k7 S0 ]' f7 x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。
  Y1 D4 W* y* M3 B9 M- Y& X" q* I
6 P- T" ?* h2 B6.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。
: s& z( H. n/ R4 v" _9 X3 Y! X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
0 `  O; |! `" |% x6 A; a1 I3.唤醒引脚上升沿
7 w; U+ B) p0 L% f6 [8 W, `$ Z4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件
9 u' F; A* T# e* S! C
7.不带RTC待机模式
$ B1 d; |6 e9 M6 q- [, @- @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。
( y2 A5 O: k+ B) Y% Z* l1 p  J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
0 M0 y* Q" h& h8 z/ B1.外部引脚复位
' W0 q4 M$ |& n7 b! Y2.唤醒引脚上升沿
3 F0 W7 S# B5 u& s4 RRTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。

  n5 {3 C- n( X9 ]5 X& s. H进入STOP模式
0 `5 E! q) a/ X+ i- v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。
3 r2 j6 `9 n/ @: U4 V
0 F; {2 G& L  u4 D; f在停止模式下，所有 I/O 引脚的状态与运行模式下相同。
: a4 [" v& }% L9 }% D
要求

– 没有中断（对于 WFI）或事件（对于 WFE）挂起。
& Q& x, q" u0 z7 N! \: H– 将 Cortex®-M0+ 系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位置 1
  _0 V. g  g" v, U4 H– 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 PDDS 位 = 0
– 电源控制/状态寄存器 (PWR_CSR) 中的 WUF 位 = 0
$ t, J# l7 u0 A# C' ]– 通过配置 RCC_CFGR 寄存器中的 STOPWUCK 位退出停止模式时，选
* e& r$ ?2 h0 b& V/ a' y+ g' B0 z择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
* T) s0 b4 N9 l  M8 D( a: q( [2 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。

$ Y+ \+ e( N4 u/ v1 Y( Y) O: Y4 g. `下面咱们来看下寄存器描述
7 E' f  r1 I- G0 @0 H) K. I4 \
系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
/ _5 |& f" B2 d8 @9 E我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的

- {* d, N& J& h4 X# X(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
此位由软件置 1 和清零。
" G# `* K$ f6 ]' G0：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。
5 z) C' m- f4 W) S: ]9 W1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。

/ x7 e& \% p' ^(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
/ m) F" U+ b; Y8 V. QCWUF 位置 1 清零
) I& n' c$ e+ U6 |0：未发生唤醒事件
5 Q5 d% }# k  C3 A+ s% Z! N1：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
5 q* J! X8 u# J! P0 h& ^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
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
通过此函数

1. /**
     \) _' u) [: R7 w
2.   * @brief  Macro to configures the wake up from stop clock.
   * y) m- P/ \; E" g& D& }- F3 F$ l
3.   * @param  __RCC_STOPWUCLK__ specifies the clock source used after wake up from stop
   
4.   *   This parameter can be one of the following values:
   & \% l$ j( S/ |2 ?
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
   $ z" c: _/ v0 X+ t5 V( C$ x( n
7.   * @retval None
   
8.   */
   2 h+ }! i# d1 r9 ^+ \
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

& f5 U3 e: f! O7 ]/ T4 a: m* V* v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。
首先咱们来看官方描述

8 l/ q% u, p6 a

) {. F2 ?8 T6 @- J; R* y3 U+ f" F, x: {0 u9 ^我使用的是LSE时钟
6 P  \" v/ l1 \
其实官方手册有这样一段描述
6 p/ A) @8 {; k$ K! v: I+ u  J# d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。
" ?6 L: d9 x8 r0 P$ Y( 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。
. j0 ^4 ~! h7 _8 V* ALPUART_CR3(DMAR位)
0 F- e, b# ]  B/ [2 N' j" P位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
: ]7 N8 Y+ C+ U% T6 a此位由软件置 1/复位。
9 g1 F/ }# l" n1：针对接收使能 DMA 模式
4 F& g* A% y$ K& ^1 C0：针对接收禁止 DMA 模式
9 g8 b  h2 M' d+ F3 s2 I
进入停止模式的步骤
$ S" b( I  V% ]+ 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)）
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）
4 r7 L. g* d& d( L2 n5.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

- p! h$ V- R7 ?' ?% p% n* N* i1 C

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   ! p# b, j2 ]+ m: Y
2. {
   
3. 
   . ^+ I9 z% A) ~0 e. H
4. 
   
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   1 W. f- U' A* A( ~4 {
7.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET);
   ) [# `! i/ z& X: i  b" ^' g0 @; Q* z. s
8.   /* make sure that UART is ready to receive
   9 v: D6 u9 T7 L0 Y
9.    * (test carried out again later in HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig) */   
   , \8 k8 a( l" G/ P- i6 U: Z
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    
11. 
    
12.   /* set the wake-up event:
    
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    , P2 l; o  Z, B) p
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    . @- e4 m. [1 o9 u+ ]
16.   {
    7 F7 x  @/ O0 \+ `8 \8 w$ K- [* L
17.     Error_Handler();
    9 U# t2 p, |  f2 g' ?: X
18.   }
    
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    4 A- U: z0 l6 `# \! @
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    
22. 
    
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
    
25. 
    
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    , |( A( i. {/ }
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    
28.   /* enter stop mode */
    ' d! o' |& O6 @& m, x
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    
30.   /* ... STOP mode ... */
    
31. 
    
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    
33.   /* Wake Up on start bit detection successful */
    : d' D( F0 u7 [) d1 f2 r! F$ l
34.   HAL_UARTEx_DisableStopMode(UartHandle);//唤醒后禁止串口唤醒低功耗模式
    8 \8 X  B3 q8 |1 m
35. }

复制代码

**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)
   ; e8 \6 u& \+ a/ g
2. {
   
3. 
   
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
   $ A  `& M( O8 B; d0 Y, `3 G
5. //所以此时要 huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   9 K% O6 i6 l5 t" H
6.   huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   * B. q( y( q& Q5 `3 a4 X7 M
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   
8. 
   " J8 j2 f% w: u7 j: b
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   , U4 t! P, F' ?( R# F( b+ 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。

3 p2 p# E7 p' ~# G0 |% k**下面重点来了**
. n+ }5 E$ P# }  V4 R$ f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
下面看函数和寄存器描述
  h7 g! t1 _$ m7 }% `7 P8 S) Q8 W

1. /* Enable Ultra low power mode */
   7 g8 V8 H: C: E7 e# |) q  t: H6 R
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

1 x. z# j- ?: x9 X; n/ h当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
9 }: n4 ^! v: n6 E- M  h- g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？
  Q3 R" V! z3 x7 e' Z5 N4 ~$ c1 M还有一个函数和寄存器描述
, |, x* h; \# o% J' q: A( y1 i

1. /* Enable the fast wake up from Ultra low power mode */
   / o) d1 X2 S/ @. D+ d5 ]
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

$ O9 z" N' c3 \4 k3 `! WPWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
( G% p2 b2 ], H8 `此位与 ULP 位结合使用。
9 o3 V# Z, D, I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
/ t; F1 N) ?4 h3 c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
5 A  W7 [- p2 I& n8 G) X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
& v/ x3 T! d0 L) g; n
9 l* K/ l/ T* e& V! Y4 y/ P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
; ]9 ]1 `2 d0 _仅在9600下测试不会丢，其他未测

  ?& V+ _- Z, I% d; I" q8 d) [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。
. H$ B" m# D- h0 v- I" P+ C) X! J
  z0 z+ E* q& B5 Y: d