STM32L0低功耗应用
; w% h: o/ u1 n  i1 m" s& t$ u4 zSTM32L0支持7种低功耗模式，本文重点讨论停止(STOP)模式。

' u: s% Q2 ^- D# D9 h" @1 K4 x1 |首先介绍几点影响功耗的因素。
1 A* s9 q# {7 ^3 @1.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。
3.外设，禁用不使用的外设。
+ m& M8 y. _  \% E3 U" o9 \6 z# v, `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。
# H& y) |( U, ^3 G$ y
3 J! t+ |6 K% z# A$ Y9 A官方描述如下：

8 Q+ L1 E' @' [& |& \/ Z

& a* O, e( K; l& g+ @
! \- z, l0 S1 ?/ p  F, v8 t

7 a& O3 E5 m; N( V1 t& }$ c! h
使用下面这个函数调节内核电压

* J. d- M- H0 f4 X) [4 ?( H

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   9 d# w# n0 B' t, I& R: h
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   * B5 [" t" E, R, S2 {
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.
   3 u! y* m1 c) d8 j$ J4 D; ^( X
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,
   
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   + Z% `! N; `- V0 Y7 d0 V' \: p
10. 
    % P. T+ p$ j+ g5 v0 I+ u! Z& s
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

1.睡眠模式
1 Z3 f' c( o( M9 p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
1 Q- E- [1 [5 z0 \/ O- m! j% l4 J$ C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。
/ R% F, E! j) @$ c" c+ u
3.低功耗睡眠模式
  A1 f% c  ]  K) ^% x3 J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

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。
% [( n6 }1 y1 `& l+ O( u8 z1 S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。

$ e( }% Z( g) e5.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。
4 F7 A* \% ~/ t  h0 _2 R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。
4 `0 Q/ L8 h2 r! m, e& |- P9 g9 P
! }* d+ I+ y. K2 v* H6.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。
3 D4 G6 Y. q/ n! ?3 D" }2 j+ k4 A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。
9 Q0 P7 P6 E: x1 q  ?# G- h4 @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
$ \* t2 Q" {% X; k/ b3.唤醒引脚上升沿
4.RTC Alarm tamper timestamp Wakeup 事件
0 N, f4 k# l4 t( Y
7.不带RTC待机模式
; _0 B9 D/ b3 T; z' z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。
/ B# K; w& n" n2 R$ w设备会在以下情况在60us内被唤醒
' d; U( o& I9 e. L9 {1.外部引脚复位
2.唤醒引脚上升沿
) q" P" o  e4 R  Z0 f2 \RTC 和IWDG 的时钟源进入停止或者待机模式不会自动停止。
0 R, g. G) e! a9 v) Y
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。
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。
" e' R: |& g9 ~- m1 x% 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。

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
5 h' h4 J$ _1 c5 M( i/ `
& z+ B* V# ]+ l. n# Z% g% C: 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
8 F; B: i  E3 l1 `4 \– 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
) A3 R( U  U( ], Q择 MSI 或 HSI16 RC 振荡器作为系统时钟。
% T) r5 \3 c( y4 r+ X* G- d8 P5 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
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
' z) m3 ^+ q+ o" H位。否则将忽略进入停止模式这一过程，继续执行程序。
: z% n) L- Q+ q* `
$ U: Q2 e4 _( G. ?) U6 I8 d下面咱们来看下寄存器描述
  p7 @+ A- e) F- Y! k
系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的

(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
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。
, D7 k& p# n# e2 [7 d) C
) {9 W, d( J; B0 ]- J, ~(PWR_CSR) WUF 位
- L1 |( q2 \$ 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
CWUF 位置 1 清零
0：未发生唤醒事件
  `: u' D" L* Q6 C1：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
) _( O5 a9 K: a/ Y3 L6 l/ ^0 L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
: {7 u6 v9 {4 p. C; t

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
   & `' A, @+ x& q+ n8 q; n9 E
7.   * @retval None
   # k" {4 b. e$ [7 S# v. l; {
8.   */
   ! N8 e7 a" g/ H" c* E5 V
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。

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。
0 X& p& i; G: q首先咱们来看官方描述

1 }# ?- r9 q1 z4 S' ?" U2 _) r
我使用的是LSE时钟

! S7 {! M3 Q, q; b6 @" v$ a9 T4 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。
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)
  w0 B: Q# [" U7 H' H" ?8 x位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
* [6 t. F3 V: l此位由软件置 1/复位。
1：针对接收使能 DMA 模式
  W* p2 e1 i2 \; p7 {+ w6 `0：针对接收禁止 DMA 模式
9 S4 V3 r5 u2 a3 c9 k+ G) A3 o! s
, r4 \$ A; ]/ L2 b7 E9 z7 D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
; @) P, G7 ~; F+ R3.确认串口做好接受数据准备
0 B( t& A+ l' {* N: o5 g4.选择唤醒模式（接受完成唤醒，起始位唤醒，地址匹配唤醒）
- X. ^3 n; k/ ^: X* R" k+ j" W5.配置串口使能唤醒中断，使能停止模式唤醒

( u) f3 i) z) u4 w下面介绍要使用的函数

- i5 x) t, v$ I; s9 ?/ I% z: X& L. x

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   6 Q2 m' j6 U  L
2. {
   
3. 
   
4. 
   ; v$ o6 @8 N; \) \$ z& F$ F4 N' w: L9 |
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   $ m' I7 ^: T6 z( h+ Z3 @# n+ y8 O
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   $ {* T1 j& D1 W) X: e+ l+ N
7.   while(__HAL_UART_GET_FLAG(UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET);
   & S0 C  H( a3 ~( a: T/ N+ }
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);
    
11. 
    2 F( I) ?" Z. M
12.   /* set the wake-up event:
    : J3 s" Z5 {  r7 q0 m7 q
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    . J1 N, Z% _; d/ w4 l* J1 w
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
      g# o- L$ }& A+ q( g  c" C! |
16.   {
    5 S3 W; F- X0 `+ W( Y8 Q) ]0 n
17.     Error_Handler();
    
18.   }
    
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    6 K+ F' {! @% a( d, P+ _
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    ( u- _; M$ J6 D5 e4 O( l
22. 
    $ q+ {- }6 v/ T$ o) c7 K
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 */
    , E# d, w! B; S+ N  x! B1 e$ o9 r8 ~
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
    
28.   /* enter stop mode */
    * I' Q! y- ]/ v* o
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    4 m9 f: b" S& l
30.   /* ... STOP mode ... */
    + G8 n; j* X! Q+ p" W6 Z( o
31. 
    
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    $ T8 @2 Q. v# Y1 J- F
33.   /* Wake Up on start bit detection successful */
    & F% ^& F. X" |& C3 N0 N
34.   HAL_UARTEx_DisableStopMode(UartHandle);//唤醒后禁止串口唤醒低功耗模式
    
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
; S+ o1 s- Q' `7 R9 H

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;  
   * e0 R2 ?8 F/ ?; o
7.   HAL_UART_DMAResume(huart);
   2 |8 H* o) s) K- K8 b
8. 
   
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   5 q) h, f4 N0 d/ A
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。

7 h4 i2 u+ @2 z* [4 \9 g+ s- W# e**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
& Y) i; T) ~" X9 [  D经过我测试发现
是有一个设置的问题
% Y$ c" V/ ^% [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)
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
" c. b( o# S1 u/ e' C( Q5 X1 |$ U$ z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
+ I4 Q+ W9 e  z- C
3 t, h) A, h/ @' }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
, K% P+ H5 `+ v# a3 B5 A

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

8 S$ `2 c7 P# c; M1 J+ D& ?PWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
# b& J3 E& d( C( F) h/ A7 \此位与 ULP 位结合使用。
5 k, {! d! k/ v5 \如果 ULP = 0，则忽略 FWU
6 R8 C. C; R3 T; j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。
/ W5 z2 k2 V2 t* ]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
" B0 s  G0 S2 q$ L% j" g出。通过复位 RCC_APB1RSTR 寄存器中的 PWRRST 位不会复位该位。
, J2 |5 p- Q# G. d2 v7 U0：仅当 VREFINT 就绪时，才会退出低功耗模式
6 s- S/ }0 F7 s" D1：退出低功耗模式时忽略 VREFINT 启动时间
0 v$ H4 w  V- }2 E7 i6 l* E9 a
/ q2 u* S. g8 z  I7 t% g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
0 M1 |+ |- J9 d: }; |& F; L仅在9600下测试不会丢，其他未测
8 ^; |! K2 {. C3 b8 d- }2 |
当然如果你不使能超低功耗模式，那就造吧。
! a6 }+ _$ l- i8 A. r% I: W. t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。
) S4 H1 h/ U2 ~7 l) S1 p) {$ D