STM32L0低功耗应用
& O0 M: b7 i6 @' F' FSTM32L0支持7种低功耗模式，本文重点讨论停止(STOP)模式。
$ f; S8 [' W) ?6 O" O4 E+ H/ D; |
首先介绍几点影响功耗的因素。
, |9 _2 `. j0 o1.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。
# x, c* J' k& V. O9 M3.外设，禁用不使用的外设。
9 s5 b/ k! r! Q5 |; |, s: q4.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。
" w% {# R+ Z+ X" r% ^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。
/ n0 c) Q( r: n+ D
官方描述如下：

  `  L6 H9 n) N* X( v( b

' j% u7 Q* s* j  k0 p5 U$ O4 j使用下面这个函数调节内核电压
8 e( T9 p( [) B7 r

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   7 ]) t2 A6 P, s
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   $ a, V* v7 L+ R; d0 e1 f
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,
   1 p, Z1 ~) h4 \8 u7 j8 t
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   / C$ ^4 t; F" ~' I7 r9 a
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   ! k; [" Z, o, \0 F  y0 g
10. 
    
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

1.睡眠模式
$ |! U! y) I. i3 G6 H2 x6 h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。
8 Q) H6 v0 ]$ u, H4 ]1 Q" s
# T  o, D: B0 ~( _# ]2.低功耗运行模式
& T8 i) C5 }/ 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。

) E3 e, p; z2 t8 h+ f( `! U3 u3.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

; s. y/ s% M5 H0 b) T4.带RTC的停止模式
3 l: U9 i% M. ^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。
0 O# h3 k( G7 I# \& b3 c
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。
; c0 f( y) g6 P' \  L6 v+ y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。
- \! d+ {  l' h9 u6 {' v
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。
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
4.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。
9 ?8 O6 P" U' h" r0 V3 i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
2 b& t6 X& c2 l* e9 R* R# C* P4 E  A1.外部引脚复位
1 ~- Q+ K! L5 p2 U% w, W2.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。
0 ?+ o2 \3 a. K! [
9 @, \' R+ u9 [! o, I. n" q进入STOP模式
1 l' d" ?% }0 Y0 C! Z1 a% z! e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。
6 n) N3 I4 P# @7 d8 {' c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。
* m& ]8 F4 K/ t
3 e1 K' w5 e1 }3 |0 b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
9 a# a6 _$ U8 P& S4 N! f/ [; ?
5 i% t1 o8 |& d1 a– 没有中断（对于 WFI）或事件（对于 WFE）挂起。
: e" h. R- s9 n– 将 Cortex®-M0+ 系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位置 1
% o) A0 ^# v- Z# K5 L– 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
2 S4 o: u; s" G, @) e– 通过配置 RCC_CFGR 寄存器中的 STOPWUCK 位退出停止模式时，选
% s& _( p! s4 m* q' X择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
( _) M( q% N- o( r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
$ a  j/ ^9 c, u) v位。否则将忽略进入停止模式这一过程，继续执行程序。
( t! @3 ^9 `' K2 w; g% p
  Z8 @4 Z, Z0 o0 D+ g下面咱们来看下寄存器描述

0 R  h9 w; x, K- {0 Q系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的
" |0 ]2 W# w- Z! K

4 S: h- O( f. G: S" f+ L) ?
+ b+ v. X* H9 ^3 j: r7 {! }(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
此位由软件置 1 和清零。
. X( l( b7 P; ]9 Z0：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。
0 T( _- K* }7 @0 K; s9 [1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。

(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
3 o- r# u; H  H" oCWUF 位置 1 清零
8 B) ]7 D8 _$ p7 I% O0：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
% C6 ~# N2 m4 l, X" p件、RTC 时间戳事件或 RTC 唤醒事件。
0 Z6 A; J( T+ L/ e+ }' q/ a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
- q7 N0 r+ s$ U: M3 L统将检测到另一唤醒事件。
# m" d$ C! B, I4 v7 r9 I
! ~1 T( e+ ]' o7 q# ]然后还要配置选择唤醒后的时钟源
通过此函数
8 o7 d4 k# `' L8 O

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
   4 P; M% z9 y4 y8 c" y( N
6.   *     @arg @ref RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI    HSI selected as system clock source
     ^/ b1 Y( d1 \8 p# I3 C& l
7.   * @retval None
   
8.   */
   
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

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唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。
6 v/ {# t& Q2 w- Q5 S8 X
LPUART在DMA模式下唤醒STOP
+ y; ~- M3 L: E# C' J/ h不讨论怎么实现DMA，只讨论唤醒SOTP模式。
' a! z! F% k, M4 D3 r( l% j首先咱们来看官方描述
0 e. [8 `6 E# l6 u: b

" P) o3 _8 ?5 ^, I! {6 \
3 T& ?+ q& G' B我使用的是LSE时钟
, x- E# W; T; m
其实官方手册有这样一段描述
, z* V9 H* F3 g6 I& x0 \7 g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。
$ t/ a3 p7 r( ILPUART_CR3(DMAR位)
  ~) q; I: s* S5 X$ _8 D位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
9 z  o8 {- t. m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
; D& H& r0 |2 y
( [" n. o( G5 h进入停止模式的步骤
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
+ B1 Y8 p6 v8 N5 z" c4.选择唤醒模式（接受完成唤醒，起始位唤醒，地址匹配唤醒）
* W9 }% l* q( i  _& d% O" f% ~* V5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒
9 c; D$ k* n2 A( r  ^( L2 J
0 ?0 u; s/ o, i! B下面介绍要使用的函数

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   + W) T8 M. p" Q$ E
2. {
   
3. 
   & i9 ?: q& M8 g% B. U8 `4 o
4. 
   ; O5 ]) W. U6 v2 |
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);
   , V7 j# j+ L3 n  w6 m5 C
8.   /* make sure that UART is ready to receive
   & b' g3 u, {: U9 r2 ]" _
9.    * (test carried out again later in HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig) */   
   / j6 }. r4 u4 H: Q' m
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    ! B1 B" n$ E& _/ y8 @" x( P4 }
11. 
    
12.   /* set the wake-up event:
    
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    : f9 O0 o6 e3 F3 Q# f
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    4 V9 F8 e. G9 ~# C1 w" m, w
16.   {
    
17.     Error_Handler();
    
18.   }
    ) I" l. U" e+ E/ Z9 g9 h2 z
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
      M* {. W, I0 F6 o
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    ' n3 g, Z" w( [6 i+ D- ?7 u
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    
22. 
    ; \( t; V- s% \  G. ^$ o
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
    
25. 
    6 V7 z; W: O, F% ^. X5 v) ~. H5 d
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    % E3 C. ]! O1 v, @" j7 B6 ^+ r
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    * a6 t6 I! E8 @0 k1 q6 Z0 j  |
28.   /* enter stop mode */
    
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    
30.   /* ... STOP mode ... */
    
31. 
    ' q4 q* W; N( o" k( w) n
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    ; p6 C& |3 s* x3 Y+ U+ R8 ^
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
    9 }; t. W% A, O& J: R
35. }

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: U9 s0 }4 U) V+ G) q$ U  a**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
: e7 R* L* P! {+ a) e

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   
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
   
5. //所以此时要 huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   
6.   huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;  
   # L5 G/ x" P0 @. J' ]
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   
8. 
   2 d  K0 Z7 c: K
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   
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。

**下面重点来了**
) Q5 X5 ]( k# `+ w, M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
- }7 ~( {  d( c" S; Y是有一个设置的问题
下面看函数和寄存器描述
) v( r8 F4 |: \

1. /* Enable Ultra low power mode */
   6 C8 \/ F7 q4 a, v4 d
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。
% m# C3 T8 ~* `+ R. v% C: z0：VREFINT 在低功耗模式下打开
' J2 K1 _3 o0 {) Q1：VREFINT 在低功耗模式下关闭

9 ]; q; z! U" v0 J当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
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？
还有一个函数和寄存器描述
% n0 E; j. G1 T* m0 Q) E

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

PWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
此位与 ULP 位结合使用。
" q; e& p. V7 j如果 ULP = 0，则忽略 FWU
  ~% h6 t/ U6 O6 q6 }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
, R4 b, R( d9 ]# Y; W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。
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
. k$ V: c8 S& l% Y
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

当然如果你不使能超低功耗模式，那就造吧。
9 H. C3 ]" B4 a6 [! h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 \* I, I2 T' F' Z7 H