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。
6 @, `9 H* y) Q8 ]
3 g! @' A# l  z( ~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.时钟，时钟越低功耗越低。
* ~# ?3 X- J2 i1 A3.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。
* T4 U" C; ]- C+ `  H5.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。

官方描述如下：

1 v2 U3 ]4 ^' R/ u, b/ k0 O( \

" v* G8 v+ a; ^/ m7 ~
使用下面这个函数调节内核电压
7 k/ Z, k  X, n! b
: b# M7 `( `7 P

1. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1   PWR_CR_VOS_0
   
2. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2   PWR_CR_VOS_1
   0 E% d& I0 H+ l. a
3. #define PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3   PWR_CR_VOS
   % s9 f6 N1 r, x+ b/ i& p
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,
   
7.   *                                                System frequency up to 16 MHz.
   2 }+ q! N% p& H0 i* u( b- Y) Y
8.   *            @arg PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE3: Regulator voltage output Scale 3 mode,
   0 K2 q) E( y! e2 B4 e
9.   *                                                System frequency up to 4.2 MHz
   
10. 
    & j  v# s: p( Y
11. __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

复制代码

! q, @; g" X4 k2 P: f1.睡眠模式
$ R4 O+ ?8 N1 V. C. h2 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。
0 k+ k5 a- u" p3 `5 X7 I1 p
7 g! Y. ^4 ~) g1 i! S; Z2.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。

3.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

4.带RTC的停止模式
# p, }! z2 t9 h4 \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。
0 V  B1 X4 \% K2 q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。
) S+ o7 G4 v4 T' t1 q5 I+ A
+ V. Y5 M# J; B# G5.不带RTC的停止模式
7 E2 R3 P  I9 V& p$ E7 g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。
5 q9 H- Z2 Z% O5 k2 ^4 t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 g1 R2 K8 b- }3 |  J
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。
' u6 F, e9 ~) K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。
) B9 e" ]9 @3 \, e  _  ?设备会在以下情况在60us内被唤醒
1.外部引脚复位
. M; X1 b6 W. M6 V- u2.IWDG复位
3 ?: w* A9 W% e; G3.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。
: I7 t) ^4 b( `) l3 ]' R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
( K1 g) y! h) A% O4 r( ]7 w# O, q2.唤醒引脚上升沿
6 C- l" x* H0 A( M2 dRTC 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。
3 l* D! |" X* @3 p/ Q& ~8 L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。
6 ~1 x; I2 u  Y' v# P
$ l+ p! i3 l6 q. c# U  [, v# b2 D在停止模式下，所有 I/O 引脚的状态与运行模式下相同。

5 e+ X7 z7 l* o$ e9 O. Q要求
% t9 W/ g) Y6 A" F+ x" V9 o( V
" b* q3 ?$ d) k3 Y' M( s– 没有中断（对于 WFI）或事件（对于 WFE）挂起。
9 x& W4 i, i; g& U7 W3 t' Y– 将 Cortex®-M0+ 系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位置 1
3 r, {1 S+ d7 @) f; {( B% g- w1 o– 电源控制寄存器 (PWR_CR) 中的 PDDS 位 = 0
- [- u* w- X! e! N8 U– 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
; ?4 h7 W: j% ?; `: a, ^- 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。
# ]8 ?, X  o6 p0 c
! I$ J" ?) {/ Y+ o' p" C0 z* C下面咱们来看下寄存器描述
2 U* h+ e: h8 D: |% s
7 _: Q" o% l9 r5 p& X5 R$ R9 Q% n系统控制寄存器中的 SLEEPDEEP 位
我在ARM-CortexM0 权威指南上找到的
- {3 C) c+ x0 |& g# b" q: v

8 V' h3 X7 A* ?' X1 @
4 J& q$ Y( D6 O- q5 Z! d(PWR_CR) PDDS位：掉电深度睡眠 (Power-down deepsleep)
+ z5 `  V* O1 W$ ^1 G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。
" U3 _3 G1 V6 r0 A' R2 b) W
7 p  S1 ~2 D, E1 e5 B" F, K2 R(PWR_CSR) WUF 位
8 o, b- n9 M" q. t2 Y- Q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
5 I& b6 N* {1 {; k" b' }0：未发生唤醒事件
8 c. w0 O) S& G- }: e1：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 n; I1 ^9 H, [5 ]& C( c( _2 p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
1 S7 s9 X# g' S, p统将检测到另一唤醒事件。
5 s7 x( h% @  Y* u
然后还要配置选择唤醒后的时钟源
通过此函数
" H5 R1 p$ K3 ~. @- e1 n$ I) y

1. /**
   0 Z8 w6 P$ u- K  l& N0 L' Q
2.   * @brief  Macro to configures the wake up from stop clock.
   & T5 g8 g6 c$ w7 s
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
   , [! L/ j& H( h- I: ^: U
7.   * @retval None
   
8.   */
   2 v2 {0 X1 o6 m  p1 v) l9 J
9.   __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_MSI);

复制代码

1 ~+ v+ Z0 {6 w* f唤醒后如果需要，记得重新配置时钟。

/ o" D$ r7 @7 n9 ^. NLPUART在DMA模式下唤醒STOP
! p+ A7 y3 V; T$ `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
# y; w( p: F  Q* V# B$ ]' g
0 [4 Y  v- w. I3 S8 w0 e  C/ [  R

我使用的是LSE时钟
* x, A/ `, h: N; Z0 i% F# F: J
: Y* u' M! x, v5 ?0 g( U2 o6 q其实官方手册有这样一段描述
, T1 Z% u7 Q: {$ ^# C: l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)
位 6 DMAR：DMA 使能接收器 (DMA enable receiver)
此位由软件置 1/复位。
) g- ^5 s: X, Q& F1：针对接收使能 DMA 模式
0：针对接收禁止 DMA 模式
2 h; M% x& |$ m* e# [0 r9 V! A1 b1 H
* H2 R2 @7 a0 ?7 B: g进入停止模式的步骤
! C2 G: p/ M, k! |7 N3 v1.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
( X; |) h9 J1 M# S4.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
" {! o" O! h$ `3 x/ A5 k: o
下面介绍要使用的函数
/ h6 K7 S' B% t, Z+ V- Q

1. void UratEnterStopMode(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
   ! s0 S! f5 W& f3 p+ j8 p4 \
2. {
   3 k0 R8 u" u- i% O8 ^% J4 }1 R+ w
3. 
   
4. 
   2 U" F, |  z7 w6 D$ V3 c! R
5.   UART_WakeUpTypeDef WakeUpSelection;
   ! v0 S. s* F; i, a; _
6.   /* make sure that no UART transfer is on-going */
   4 M" {0 s, S. \2 c
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);
    
11. 
    
12.   /* set the wake-up event:
    , P# U0 g; n  f) e. h- U2 x
13.    * specify wake-up on start-bit detection */
    
14.   WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT;
    9 I8 q; z. ^+ ^* Y
15.   if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK)
    
16.   {
    
17.     Error_Handler();
    ' p* W, u, q' E3 P4 k; d
18.   }
    6 g1 ^: ?0 Z! q" v
19.   HAL_UART_DMAPause(UartHandle);
    
20.   printf("HAL_UART_DMAPause\n\r");
    / h( d% ?! {. s+ k8 I; p
21.   // __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_lpuart1_rx);                        //禁止DMA;
    3 f0 }6 g! d, \5 B* N* d+ X
22. 
    3 L- @+ O( t' \0 Q) c
23.   /* Enable the UART Wake UP from stop mode Interrupt */
    
24.   __HAL_UART_ENABLE_IT(UartHandle, UART_IT_WUF);
    
25. 
    - [7 b; `3 I" K4 }/ Q
26.   /* enable MCU wake-up by UART */
    
27.   HAL_UARTEx_EnableStopMode(UartHandle);
      t9 D' O! e  d5 `, O8 N
28.   /* enter stop mode */
    
29.   HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式
    3 F* y5 w7 {0 w( L& v
30.   /* ... STOP mode ... */
    
31. 
    
32.   /* at that point, MCU has been awoken: the LED has been turned back on */
    " B% _! [* s& s- i7 i  p0 o
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
    ! r0 v, N8 l& W2 m6 C2 k, o6 Y8 m
35. }

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**然后在串口唤醒中断里面使能DMA即可
: G% O  s7 t  y1 E* n串口唤醒中断回调函数
+ \( S7 i' T  I0 A

1. void HAL_UARTEx_WakeupCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   
2. {
   * l0 U/ W# ?- V$ f
3. 
   ) v' ^! }+ G" |/ [: Y* Z
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
   $ G0 \8 K3 f  @0 }! o
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);
   
8. 
   
9.   printf("HAL_UART_DMAResume,receivedata8 is %d\n\r",0);
   % a( \  r4 Z  i& E  T
10. }

复制代码

: i0 D5 J5 x" o. m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**
$ w' m6 W' z: V" _( _4 p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
4 Z: Z9 o3 p; \) V5 {1 g( g) d: l- W是有一个设置的问题
% D8 l# m# F7 K( ]4 ^7 s下面看函数和寄存器描述

1. /* Enable Ultra low power mode */
   - R) ~- y0 S3 j9 X% [
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)
4 u: ]% G# I7 E4 ]; ~7 j& t: h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
) ~. s6 C6 K+ \7 Z
当我们调用HAL_PWREx_EnableUltraLowPower();使能超低低功耗模式
6 @+ ^/ f: J$ o3 `, X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？
9 \+ [3 \* m3 X" K' b) x7 \还有一个函数和寄存器描述

1. /* Enable the fast wake up from Ultra low power mode */
   * J# H* H! @. s/ ?
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

& l7 x. ^' A9 X, k* [# q* EPWR_CR 位 10 FWU：快速唤醒 (Fast wakeup)
此位与 ULP 位结合使用。
1 Q. t& [/ z4 u% l, _! H' j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。
2 i& f; G. M5 B% E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

5 E' Z. O/ d5 `; M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
' J) ?9 H, e0 l( X& S" v; P仅在9600下测试不会丢，其他未测
! J. j# |+ `7 b2 A
当然如果你不使能超低功耗模式，那就造吧。
1 D% q" y$ X  l# S  h6 [' T& 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。
+ T# \( ]. u4 z
; J5 W: a& N7 j) o

3 O+ \$ [- Q. W; r