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。

" ]$ g5 B- I' W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。
  j) ]! w0 g* L5 s  U( [2.时钟，时钟越低功耗越低。
6 s. g( D# H3 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。
: x/ H0 z( A3 h: X$ `6 l" G- E9 z9 B
, j$ a( t8 L6 d' `0 e% c. Z, Q- z" r官方描述如下：

! `4 Q+ h& w3 q/ G: y+ H' w

: F: S: o# Z) e* N: K7 Y9 e
, t+ F0 [. m1 n使用下面这个函数调节内核电压
$ y7 Q4 b1 e' y3 p0 X! m
# m) ?6 ^* Z3 T, d$ r3 ^) P4 X

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   & T7 Z! K, i! V; A
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,
   ( ~) T# X3 x6 J: W/ O
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   / q8 `$ e3 S- Q* q
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   3 B+ F& e" P) q4 }( _; f7 Y, P. D
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   
10. 
    
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

0 |* O8 n% Y" k, u1.睡眠模式
/ ~$ {3 f* G  @) M$ @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。
6 I4 E# x6 x- x2 c+ F+ H
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。

1 r, }$ [9 T) j  V3.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

9 f: ~9 s, K  {% l3 p4.带RTC的停止模式
  Q2 H& d! e- Q" g' k; u5 S! }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。
9 U, T/ w% X5 c% j3 o9 g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。
+ r5 g+ e' J  @" j- B% h6 J
. ]" J0 l: B3 x! o( ]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。
: F# {' |& _+ c+ ~- q  a
6 T$ r# T/ _6 a9 v* \6.带RTC待机模式
! C7 C. L6 ~( f/ k# }( V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。
( ?: R/ p/ N  O0 d8 _. o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 {8 [+ e" P! N% \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

4 C5 v1 ^5 a* t5 o7.不带RTC待机模式
) ^2 [0 a, N* _5 j% k# o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。
6 f9 S$ t. g5 f4 }- e( }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。
# v4 u7 v" P9 A8 p& k6 b设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
2.唤醒引脚上升沿
4 S& _- h" Y' x/ WRTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。
9 S* t5 d; u7 U
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。
# E3 y9 D( C* v3 j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。
% d7 j1 H8 g5 q& \! g- W( z5 o
/ e0 L5 v2 a( m  n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
  U! X+ s! w' N
% i5 W4 w7 ]) Y7 D; M4 L4 f) Z– 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
– 电源控制/状态寄存器 (PWR_CSR) 中的 WUF 位 = 0
0 s8 ]$ O3 [  f) Y1 F' |– 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。
6 j! \3 a/ b4 A4 f! E5 h: q# }6 g# Y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
! }8 X4 E) G) w2 d+ c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。
" f& |# i4 j2 q1 A) H$ U! f* k
# M( H  e+ Q' K! F' y6 T# v下面咱们来看下寄存器描述
1 U) U1 `0 U, }, o2 ^* L. d7 w; g* @
; S1 K. y9 v% r! x3 z系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
% h/ v8 P1 d& r. ^我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的

$ I- g2 \1 I, x0 r
(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
. E& g3 u4 f. s此位由软件置 1 和清零。
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。
1：器件在 CPU 进入深度睡眠时进入待机模式。
, x; X$ Y4 O# d
(PWR_CSR) WUF 位
4 p. u- T+ \# ?% q2 {1 q1 E/ ~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
5 e8 \& _1 d+ `3 P0 `( I, \CWUF 位置 1 清零
2 i' a- A' t% P2 r2 r7 |; r0：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
& J- [0 d, k% i  W! V1 A! m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
+ O) e8 ~- ?' P: f1 J  ^7 t统将检测到另一唤醒事件。
/ D/ X4 U' X8 `5 J/ T
& k5 ~, B5 v+ ~8 G+ d& h( h然后还要配置选择唤醒后的时钟源
* E7 A+ f- O) }8 T& p9 B( Z/ n! K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:
   ! l6 ~. l6 v0 ]9 ^
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
   & m. V' {, c$ w
7.   * @retval None
   ; \+ ]1 `$ S4 o& @5 U
8.   */
   , |: I  M  h6 h" Q4 N& y6 Q. ~
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。

" ^2 n/ d3 L3 H9 \$ P9 S  lLPUART在DMA模式下唤醒STOP
/ h9 N& V6 P- k9 x8 X: B不讨论怎么实现DMA，只讨论唤醒SOTP模式。
7 t' n7 g; v1 l. Z( \: o首先咱们来看官方描述

6 r( a7 l$ O5 ~

我使用的是LSE时钟

" g" L/ ?4 x; ~) g6 d$ Z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。
, I0 e2 O1 t2 L; m2 V" s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)
; T- _4 z# J& z  ^: ]0 V位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
此位由软件置 1/复位。
- i. V3 r% E" s# I1：针对接收使能 DMA 模式
1 T. t% W/ a4 e7 d0：针对接收禁止 DMA 模式

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)）
  J5 r6 d. u. ?0 W6 ]  K2.确认串口忙标志为0
" I0 h% l; @7 W3.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）
; C. V* [* u. a1 g) m8 \$ y) d6 g5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒
! \8 C% T  c& D8 x5 L2 H/ y
下面介绍要使用的函数

3 X/ K3 j! E; Z8 e# w

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   
2. {
   
3. 
   3 n( B1 @( u. ~7 y
4. 
     R8 v! x9 U& Y3 A
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   $ h4 i% S1 S, a
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) */   
   
10.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET);
    0 v  u' ^, C& C! z
11. 
    - ?" V5 G7 y, C) h, a/ [& d
12.   /* set the wake-up event:
    
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    * c, _  }, L; o6 q
16.   {
    # h( Z; l1 f7 {9 R! n
17.     Error_Handler();
    
18.   }
    3 c5 Y5 z. w( k! y% Z4 w: o! b1 w
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    1 {3 l. `- m; D& O: X
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    
22. 
    % T0 _! K2 m- O& ]& P# _1 _
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 */
    
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    
28.   /* enter stop mode */
    
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    
30.   /* ... STOP mode ... */
    : |5 X3 u0 E7 T, X. i8 {
31. 
    5 V9 x: h/ y7 T" m* x% k
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    $ c- \7 ~9 z& A+ w
33.   /* Wake Up on start bit detection successful */
    5 H+ H6 R4 ~6 o  q; `1 i& C( J" q
34.   HAL_UARTEx_DisableStopMode(UartHandle);//唤醒后禁止串口唤醒低功耗模式
    / W" U; L4 x5 h1 \( c1 s2 ~" B
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)
   
2. {
   5 Z- |! P0 G( F; G" A4 l
3. 
   ' @% G0 Q" I" V, x. ?
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;  
   
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   ' B( [7 x; F7 g  n
8. 
   , R# k3 |1 I- I- c( u, O! A8 J% ^
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   9 {: O" i7 y9 G/ S
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。
! \6 m  L$ W! J9 U
, K% k" M# O4 _7 Y**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
( i  I0 r, m/ J, `& C; I: V经过我测试发现
2 M9 k8 ^, m$ y5 x是有一个设置的问题
下面看函数和寄存器描述

1. /* Enable Ultra low power mode */
   
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)
5 }) ]# Z7 r0 p* ]; a) O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。
) `& @5 Y9 x7 n+ W$ N0：VREFINT 在低功耗模式下打开
( ?  p% w; j" G( @/ T4 W4 c( T" q1：VREFINT 在低功耗模式下关闭
# y+ F$ {) B0 j- u0 C
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

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

; h6 h* W9 d& j9 p7 S- TPWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
* g: t; m) K& O' E/ b7 a此位与 ULP 位结合使用。
0 Y8 O, D7 B8 j" o0 W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。
# N. o1 O0 G7 v, Z0 I" s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。
' \. s* R: R2 U/ Z5 H0：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

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

# L/ v6 ]0 J) \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。
" ?. f7 F, q* X+ [1 H: b1 p% K
5 a/ i- Q# z3 B  q% M) h
* A% a  w# B$ {$ l( U- @