14.1 初学者重要提示
7 w  J" E' g9 t% r1、  电源管理部分涉及到的各种低功耗方式会在后面章节中为大家讲解，当前阶段仅需了解低功耗属于电源管理部分即可。
9 Z6 s. W+ T. B8 Q
- t8 I  x8 O- A" _9 `2、  电源管理部分最繁琐的就是CPU，D1，D2，D3域的各种运行，待机，停机状态切换，这部分知识点也放在后面低功耗章节学习。

. [5 R7 E' I. i( o  e6 s- T* x14.2 电源
9 W& ]/ m2 M) [' d! p- C! ~电源是系统稳定运行的根本，主要分为以下几个知识点，电源供电、供电监控、电源管理和低功耗。当前阶段主要了解电源供电和硬件上电时序。
3 c& p& Z: n( P$ k
: [& M' [6 T* s14.2.1 电源供电
学习STM32H7的电源供电，往往被一堆电源标识Vdd，Vdda，Vcap，Vss等搞迷糊，这些标识整明白了，电源供电部分也就理解了，首先看下面的框图：

% ?7 J. f& I3 b: _8 o2 J这些常用标识的解释如下：

3 A) Q% {+ O% r5 }, `' `3 `对于电源供电部分了解了这些知识点就够用。
$ d; A" d" X) ~8 t# p9 W
5 P/ Y* d$ z0 \14.2.2 系统上电启动
系统上电到程序开始运行期间，H7都做哪些工作，一张时序图可以说明问题：
2 f) V" A1 O# ^! C! c

对于上面的截图，主要看Operating mode部分，依次是Power down –> Reset -> Wait Oscillator ->HW system init -> Run -> Wait ACTVOS RDY –> Run，即断电状态 -> 复位状态 -> 等待HSI就绪->硬件初始化 -> 运行 -> 等ACTVOS位就绪 -> 正式运行。

6 I& t4 p9 m5 e  w9 L( C  ^( A详细些的执行流程如下：

  当系统上电后，POR（Power on reset 上电复位）会检测VDD供电，当VDD大于POR设置的阀值时，将使能电压稳压器，注意看VDD那条线的变化。
  看VCORE那条曲线，只要VOSRDY未就绪，就会一直处于复位状态。
  一旦VCORE正常输出，系统将走出复位状态，内部高速RC振荡器HSI将使能。
  HSI稳定后，将开始系统初始化，主要是Flash和可选字节的加载，这些都是由硬件完成的，CPU也将以受限的方式运行（主要是指不允许对RAM进行写操作）。
  软件程序初始化系统，包括供电配置。当供电配置完成后，等待ACTVOSRDY位置1，完成置1后，CPU就进入正常的运行的模式，允许读写RAM了。
! I2 Y) V% \5 _# Y14.2.3 电源管理
! M: ^% e/ B6 z" m关于电源管理部分，H7参考手册中讲解的还挺复杂的，当前阶段我们仅需了解几个重要的工作状态即可，看到这几个单词了要认识，因为官方文档中多处要用这几个标识。
/ c: r# M% f% V8 A
" t0 p- p' m" F2 @+ [为了实现各种低功耗模式，CPU和D1，D2，D3域支持的各种模式如下：
& E( f. v/ C/ D
6 ?& p3 m4 t  `0 d  CPU模式
CRun：运行状态，CPU和CPU子系统外设正常运行。

5 O- G$ G0 D  e  G" I6 hCSleep：休眠状态，CPU时钟停止运行，CPU子系统外设正常运行。

CStop：停止状态，CPU和CPU子系统外设都停止运行。

  D1域模式
DRun：运行状态，D1域的总线矩阵正常运行，CPU子系统运行在CRun或者CSleep模式。

5 ~3 T. V+ @# f; b8 jDStop：停机状态，D1域的总线矩阵时钟停止运行，CPU子系统运行在CStop模式，PDDS_D1位选择DStop模式。

# b+ G5 q5 r. s3 J5 w0 zDStandby：待机状态，D1域的总线矩阵断电，CPU子系统运行在CStop模式，PDDS_D1位选择DStandby模式。
' Z+ n+ S. x- B) X- X& v6 X+ ]! M
  D2域模式
DRun：运行状态，D2域的总线矩阵正常运行，CPU子系统在D2域中有分配的外设，CPU子系统运行在CRun或者CSleep模式。
* x) S2 W7 v. `; d
DStop：停机状态，D2域的总线矩阵时钟停止运行，CPU子系统没有在D2域分配外设，PDDS_D1位选择DStop模式。或者CPU子系统在D2域中有分配的外设，CPU子系统运行在CStop模式，PDDS_D1位选择DStop模式。

DStandby：待机状态，D2域的总线矩阵断电，CPU子系统没有在D2域分配外设，PDDS_D1位选择DStandby模式。或者CPU子系统在D2域中有分配的外设，CPU子系统运行在CStop模式，PDDS_D1位选择DStandby模式。
* t# G" P. K9 H1 e2 y
  系统/D3域模式
Run：运行状态，系统时钟和D3域总线矩阵时钟处于运行状态。CPU子系统处于CRun和CSleep模式，或者一个唤醒信号处于激活状态。

Stop：停止状态，系统时钟和D3域总线矩阵时钟处于停止状态，CPU子系统处于CStop模式。所有的唤醒信号都处于非激活状态，并且至少某个域的一个PDDS_Dn位选择了Stop模式。
( o. B2 j' J( u
% D7 L1 w& ?' r& N" BStandby：待机状态，系统处于断电状态，CPU子系统处于CStop模式，所有的唤醒信号都处于非激活状态，并且所有域的所有PDDS_Dn位选择Standby模式。
. _- a1 D1 Z7 f0 r* N
14.2.4 电源去耦电容的选择
每个电源对 （VDD/VSS， VDDA/VSSA ...）必须使用下述的滤波陶瓷电容去耦。这些电容必须尽量靠近芯片引脚，以确保器件正常工作。不建议去掉滤波电容来降低PCB 尺寸或成本，这可能导致器件工作不正常。
  k* |1 T# A3 n! K# j
  }9 f; Z2 C3 @) o0 U

0 ?9 j2 o6 m; ]; N+ {, I( b* r0 x
$ Z, V- ]6 y$ r% ^3 x. |% Z14.3 硬件复位
) S- @/ I$ u1 F2 E所有数字计算机系统都是由某种形式的震荡时钟电路驱动的。这种电路被称为系统的“脉搏”，是系统正确运行的关键。如果振荡器失灵，系统将完全无法运行，如果振荡器运行不规律，系统执行的所有与时间有关的计算都会有误差。

0 ]* q4 D* c8 W, ~% [  ]# R所有微控制器的启动流程都不通用。由于硬件的复杂性，必须运行一段由厂家定义的短小的“复位程序”来使硬件处于一种正确的状态，然后再开始执行用户程序。运行这个复位程序需要时间并且要求微控制器的振荡器已经运行。
! H8 }( K8 N+ a' I. D
当系统由可靠的电源供电时，一旦通电，电源迅速地达到额定输出电压，一旦断电，电源迅速地下降到0V，并且在接通的时候，电压不会降低。这时能够可靠地使用基于一个电容和一个电阻的低成本硬件复位。这种形式的复位电路称为阻容复位。
, ^  G7 ]( Q( [) y1 Z$ E
如果电源不够可靠，而涉及安全性，这种简单的阻容解决方案就不合适了。

& e, g5 B0 l7 [$ F- W14.3.1 上电复位和手动复位
STM32H7开发板的硬件复位原理图如下：
9 Z6 h$ F* N+ K3 e2 T# A4 k3 _
, E& i- q0 u3 t' J1 {8 G# k

6 l- Y3 ~8 g/ S: y2 L$ u8 o3 f  STM32这款CPU的复位引脚是低电平有效，即NRST为低电平时，CPU处于复位状态。
" D6 b7 |. A2 J  R173单的RC复位电路。当系统上电瞬间，C114电容两端电压可以认为是0，CPU处于复位状态。3.3V电源通过R173给C114充电，当C114的电压升到CPU的高电平门槛电压时，CPU退出复位状态转入运行状态。
  P1 c( Z) c0 V7 L: i1 ^5 F$ T  在设计电路时，需要选择适当的R值和C值，以保证NRST低电平持续时间满足CPU复位最小脉宽的要求。
/ ?7 S' W- _$ T$ P  当按下S4轻触开关时，C114两端被短路接地，可实现手动复位CPU。

' D* X$ j7 m% O$ i/ Y& s- U4 B14.3.2 复位序列
& p( u  B9 D. _5 J) N前面第11章的13.3.1小节讲解了复位系列的相关知识，再结合本章节的上电复位和下电复位，大家会对其有一个较全面的认识，更多复位序列的知识直接看13.3.1小节即可。

14.4 软件复位
$ e, M; R  j0 V% V, p2 E7 R3 E除了上电和手动复位，程序设计设置中还经常要用到软件复位，即调用一条函数就可以实现复位功能。此函数已经由CMSIS软件包中的core_cm7.h文件提供，函数如下：

+ W+ l& G, j2 u$ W- c, ^

1. /**
   2 u1 f% V! Y$ B4 E
2.   \brief   System Reset
   
3.   \details Initiates a system reset request to reset the MCU.
   9 R& n/ O+ r0 d  h
4. */
   
5. __STATIC_INLINE void __NVIC_SystemReset(void)
   + S5 R2 j0 g$ V9 S) w9 o
6. {
   
7.   __DSB();                                  /* Ensure all outstanding memory accesses included
   
8.                                               buffered write are completed before reset */
   
9.   SCB->AIRCR  = (uint32_t)((0x5FAUL << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos)    |
   
10.                            (SCB->AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) |
    2 W" I3 h4 d) Y& q4 ?3 [& A' D7 Z
11.                             SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Msk    );        /* Keep priority group unchanged */
    
12.   __DSB();                                                         /* Ensure completion of memory access */
    
13. 
    
14.   for(;;)                                                          /* wait until reset */
    # A7 l3 O7 r$ c2 O, a
15.   {
    
16.     __NOP();
    
17.   }
    
18. }

复制代码

2 m/ Q' g, ~* }% A9 M; ~软件复位反映到实际硬件上，就是给硬件复位部分发一个复位信号：

5 J7 }9 P' W8 u. Y5 W2 {% t$ c

: B; B% m8 N8 C" W3 t! j
14.5 RCC时钟控制
STM32H7有如下六种时钟可供使用：

  HSI (High-speed internal oscillator) ：
  |" a% q/ J+ a( JHSI是内部的高速RC振荡器，频率64MHz，可被用于系统时钟。优势是低成本，无需外部时钟，快速启动（仅需几个微秒），缺点是精度差，即使经过校准。

  HSE (High-speed external oscillator):
HSE是外部的高速振荡器，通过外接时钟源，有源或者无源晶振驱动，时钟范围4-48MHz。优势是精度高，缺点是增加成本。

  z- h8 |+ p5 @% A( P  LSE (Low-speed external oscillator)
LSE是外部的低速振荡器，通过外接时钟源，有源或者无源晶振驱动，一般接32.768KHz，主要用于RTC实时时钟。

1 R' C& |" _5 q! ^& A0 j  LSI (Low-speed internal oscillator)
LSI是内部的低速RC振荡器，频率约是32KHz，主要用于独立看门狗和自动唤醒，也可以用于RTC实时时钟。
: x* t( B# R" M5 N
  CSI (Low-power internal oscillator)
2 e/ {5 J+ T$ |* @. _/ P& H/ HCSI是内部的低速振荡器，频率约是4MHz，相比64MHz的HSI，主要用于低功耗。
  `) U) u$ N) e5 X9 c$ L* T; o
  HSI48 (High-speed 48 MHz internal oscillator)
HSI48是内部高速振荡器，频率约是48MHz，用于给特定的外设提供时钟，比如USB。
/ `' W% Z8 T3 k. M8 A1 Z; v: R4 Q2 m
4 t, U) O; X  Q" g/ z/ c6 l通过下面的时钟树再进一步的认识这几个时钟：

& f# W: k! N* T* B! E, W
14.5.1 HSE和LSE硬件设计
HSE时钟
当前V7开发板是用的25MHz晶振为HSE提供时钟，硬件设计如下：

' N" |" T* {5 H  d. x

晶振和负载电容需要尽可能近地靠近H7的晶振引脚，以减小输出失真和启动稳定时间。负载电容值必须根据选定的晶振进行调节。
1 I: x* S! }# Y. n( q& x; h
对于C15和C17，我们推荐使用高质量陶瓷电容，这种电容是设计用于需要高频率的场合，并且可以满足晶体或谐振器的需求。C15和C17通常具有相同的值。

" D4 ]" ~- i; b/ t' t$ O这里再额外补充一个知识点，HSE旁路时钟和外置晶振区别：当前V7板子是采用的外置晶振模式，高速外部 (HSE) 时钟可以使用一个4到48MHz 的晶振 / 陶瓷谐振振荡器产生：

: E$ C7 l4 I1 t- H0 p5 o. e

; H0 A! Y" ^5 |( g
而bypass 旁路的意思就是不使用它，绕过它。具体到HSE旁路的话，用户直接提供4-50MHz的时钟源即可，可以使用有源晶振或者FPGA提供时钟等方式：
. t" e- o1 L0 G( w
3 |+ w2 h8 m; W" ?8 I

9 K# O3 v& e8 `3 T  LSE时钟
; x* V/ j4 g( U当前V7开发板是用的32768Hz晶振为LSE提供时钟，硬件设计如下：
- Z4 G9 J, ?# T0 x) d; Q* z* u& P

/ k7 b! f  r4 I  j8 N$ G5 y

14.5.2 时钟配置
STM32H7开发板使用的外部晶振频率是25MHz，下面分步说明如何让其通过这个频率工作到400MHz的主频。

- u  R2 e- f7 a7 W" f) d. V  第1步：在stm32h7xx_hal_conf.h文件配置HSE_VALUE
配置的大小要跟板子的实际晶振大小匹配。
, Z. O8 Z, |/ S) d* V$ _/ C

1. #if !defined (HSE_VALUE)
   
2. #define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
   
3. #endif /* HSE_VALUE */

复制代码

3 o" Y$ o3 z0 l  第2步：系统上电后，在启动文件startup_stm32h743xx.s的复位中断服务程序里面会调用函数SystemInit。

1. Reset_Handler    PROC
   
2.                  EXPORT  Reset_Handler                    [WEAK]
   
3.         IMPORT  SystemInit
   % m# K' j# W, ?5 g/ L+ v$ `
4.         IMPORT  __main
   
5. 
   ) W1 P2 v) P6 D0 H, t$ p) [
6.                  LDR     R0, =SystemInit
   ! ?, E* F+ U8 U& K6 N- v- s
7.                  BLX     R0
     j! Y( r' _& r4 m, u5 O7 y5 Q
8.                  LDR     R0, =__main
   
9.                  BX      R0
   . b& K: F8 W' `% k9 k4 T! }# V) }
10.                  ENDP

复制代码

- p# J; t- b; u/ b, w以往STM32F1和STM32F4系列都会在函数SystemInit里面配置PLL锁相环，使用了HAL后，需要在main函数里面配置。当前SystemInit函数实现的功能如下：
, N2 f! m+ v9 p# D" a

1. 1.        /**
   
2. 2.          * @brief  Setup the microcontroller system
   
3. 3.          *         Initialize the FPU setting, vector table location and External memory
   
4. 4.          *         configuration.
   , H4 L8 p/ K/ ?% H3 F. Z  E% v, z% [
5. 5.          * @param  None
   
6. 6.          * @retval None
   # w  n( [. J9 f0 x8 ?
7. 7.          */
   
8. 8.        void SystemInit (void)
   
9. 9.        {
   
10. 10.          /* FPU settings ------------------------------------------------------------*/
    ! n% V( N2 g5 `% L: k) z( `
11. 11.          #if (__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)
      Q9 F, T6 S5 Q8 K' K9 ~
12. 12.            SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2));  /* set CP10 and CP11 Full Access */
    4 X/ \$ t  h& Z  Y; k# b' j
13. 13.          #endif
    
14. 14.          /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state ------------*/
      S2 U1 \3 E+ D' E7 R6 H& I
15. 15.          /* Set HSION bit */
    
16. 16.          RCC->CR |= RCC_CR_HSION;
    
17. 17.        
    
18. 18.          /* Reset CFGR register */
    : m$ J7 \. P& `3 K9 Z- k/ `
19. 19.          RCC->CFGR = 0x00000000;
    
20. 20.        
    % x' @/ o: W& V3 Y3 U0 P" s
21. 21.          /* Reset HSEON, CSSON , CSION,RC48ON, CSIKERON PLL1ON, PLL2ON and PLL3ON bits */
    0 c- E" ?3 e7 U8 e  n1 H6 e
22. 22.          RCC->CR &= (uint32_t)0xEAF6ED7F;
    8 D0 f: ^. ?# @/ D5 s: ^$ q, S
23. 23.        
    ) Y+ R1 R8 S+ U" H
24. 24.          /* Reset D1CFGR register */
    
25. 25.          RCC->D1CFGR = 0x00000000;
    
26. 26.        
    
27. 27.          /* Reset D2CFGR register */
    ; h6 v6 L8 c/ d, ~$ g
28. 28.          RCC->D2CFGR = 0x00000000;
    3 U6 Y# Y4 p% Z- P6 N* G- q5 f4 p
29. 29.        
    
30. 30.          /* Reset D3CFGR register */
      E' w' p9 D) n8 \9 n
31. 31.          RCC->D3CFGR = 0x00000000;
    3 A5 r2 ?7 I0 p" W: I1 b
32. 32.        
    
33. 33.          /* Reset PLLCKSELR register */
    ' ], g+ ]) F) ^8 Z- r% S$ r4 a" o* P
34. 34.          RCC->PLLCKSELR = 0x00000000;
    
35. 35.        
    ) ^; V- p1 [( y  ?/ o
36. 36.          /* Reset PLLCFGR register */
    ) _# K8 g: s( e
37. 37.          RCC->PLLCFGR = 0x00000000;
    
38. 38.          /* Reset PLL1DIVR register */
    . `+ ~% Z$ \2 f8 O3 c, P- _5 u
39. 39.          RCC->PLL1DIVR = 0x00000000;
    
40. 40.          /* Reset PLL1FRACR register */
    " d( w8 J8 H7 Z4 W
41. 41.          RCC->PLL1FRACR = 0x00000000;
    ! v" Z/ E/ g. G5 C+ T! v: K
42. 42.        
    
43. 43.          /* Reset PLL2DIVR register */
    
44. 44.          RCC->PLL2DIVR = 0x00000000;
    
45. 45.        
    
46. 46.          /* Reset PLL2FRACR register */
    
47. 47.        
    
48. 48.          RCC->PLL2FRACR = 0x00000000;
    
49. 49.          /* Reset PLL3DIVR register */
    
50. 50.          RCC->PLL3DIVR = 0x00000000;
    
51. 51.        
    ' D3 Z/ {. ?$ Y2 q5 a9 z2 N7 `; W# z
52. 52.          /* Reset PLL3FRACR register */
    
53. 53.          RCC->PLL3FRACR = 0x00000000;
    : g' a. q7 z' O3 ?6 b- o6 w& i: C
54. 54.        
    
55. 55.          /* Reset HSEBYP bit */
    
56. 56.          RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
    ( M0 L1 r! D. r1 p
57. 57.        
    7 Z1 O) {8 t, g# ^* K3 x
58. 58.          /* Disable all interrupts */
    2 w' y8 e/ b" y  X  Q2 w! E; j$ K
59. 59.          RCC->CIER = 0x00000000;
    
60. 60.        
    % W; o. l4 K6 b# [$ n& v! O& x, m
61. 61.          /* Change  the switch matrix read issuing capability to 1 for the AXI SRAM target (Target 7) */
    
62. 62.          *((__IO uint32_t*)0x51008108) = 0x00000001;
    * J+ Y- B+ U* K; K
63. 63.        
    
64. 64.        #if defined (DATA_IN_ExtSRAM) || defined (DATA_IN_ExtSDRAM)
    
65. 65.          SystemInit_ExtMemCtl();
    
66. 66.        #endif /* DATA_IN_ExtSRAM || DATA_IN_ExtSDRAM */
    9 V" I. z6 t7 H2 C7 J2 ?
67. 67.        
    ) Q3 M" M' F5 K1 A- J- q' d- `
68. 68.          /* Configure the Vector Table location add offset address ------------------*/
    
69. 69.        #ifdef VECT_TAB_SRAM
    
70. 70.          SCB->VTOR = D1_AXISRAM_BASE  | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal ITCMSRAM */
    + I$ u( W3 S( B# Z+ ~/ D: B
71. 71.        #else
    
72. 72.          SCB->VTOR = FLASH_BANK1_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
    ' @6 V  b" {% r0 U4 w7 _( T- W
73. 73.        #endif
    2 E$ x! \  `( d
74. 74.        
    # e: b; @( E5 E. i
75. 75.        }

复制代码

6 n' ^9 c, P! A- h. ^9 C第12行：使能FPU单元。

& @- ~9 J- I3 Z8 o* [2 f7 n: K第16 – 59行：复位RCC相关寄存器。

4 K3 W5 d6 _" o4 G% Y/ g. _第69 – 73行：设置中断向量表的位置。

  第3步：在main函数的外设驱动初始化函数里面完成时钟初始化，主要是PLL锁相环，让芯片最终工作到400MHz。
* S$ ?4 o# K3 k  C5 B# r14.6 总结
本章节就为大家讲解这么多，本章节的知识点相对比较多，比较杂，不容易一下子都掌握了。随着后面章节的进行，还会深入的讲解这些知识点。

% n* H+ D2 H8 P0 R+ H  J
8 [: {; p; g0 ^$ _! q& D& T
( \- R* Y% L( @- u- H2 d