14.1 初学者重要提示
& C! A: t2 D  O% j* b6 G1、  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。
& u7 x7 Y; q+ S" y" Y; ?& x
7 h% |. B) C0 |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。

14.2 电源
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。
  S$ e/ v- p! c1 D# ^* Q
2 z. M4 ]  E7 x2 Q- ?+ ~14.2.1 电源供电
$ M- W8 A# H' g5 F, p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：
" e9 ~! ^0 s7 Y# `

这些常用标识的解释如下：
3 _  F  n1 u% P$ V- d
5 Z9 A. P  B1 _

对于电源供电部分了解了这些知识点就够用。

14.2.2 系统上电启动
0 f2 {/ s8 f/ z& G$ s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：
. m* h' E$ q8 |* @- {# E

2 D1 Y+ u- Z& G% @6 S
; j# i: \, R3 T% w# x. [) Y9 d- g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。

详细些的执行流程如下：
' X% B0 [* B4 o. r8 A+ l; d6 n) i
  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。
& w; }! y2 J3 _5 G1 v4 X9 I# N+ g: L  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。
: s; `/ R+ v) s* X$ M14.2.3 电源管理
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。
5 ~' M  G' p% Q0 K
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：
2 {& s9 l  ^9 D! M2 J6 F/ m% c1 q
+ `. A2 Y. |3 |4 Y+ T& a8 ^  CPU模式
; z" c- \2 f4 a# v$ j: a( ]* ECRun：运行状态，CPU和CPU子系统外设正常运行。

6 E9 U4 o: X' D2 iCSleep：休眠状态，CPU时钟停止运行，CPU子系统外设正常运行。
$ {- }5 ?) f  {) \
CStop：停止状态，CPU和CPU子系统外设都停止运行。
2 m! u1 P5 I; A0 o
' F' E& n" x/ M% `. z, K$ ^7 I  D1域模式
1 x9 q$ J0 a+ c$ [! VDRun：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。

DStop：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。

' P" d  l0 n1 f8 }0 xDStandby：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。

  D2域模式
( Y4 n& ]2 Y! W) Y0 e: gDRun：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。

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。
' c$ t& w. f9 p1 r( `9 z$ F& R
6 A0 W; m* @" e: iDStandby：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。

  系统/D3域模式
4 [1 |/ B0 I: a/ n# `) l0 }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。
+ ~2 `8 L* J9 }6 Q5 S! K' {2 R7 ~1 U3 M
# o% A) J$ Q' o0 L5 c1 ?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。
/ [" ~! Q8 w# U" d& S5 f1 i
Standby：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。

: n, `: P2 N; f+ A0 M14.2.4 电源去耦电容的选择
3 u- o9 v) \: }, B& S# t2 a' f8 `. e( o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。
6 Q1 T" n5 n3 \" {5 h* A) t" X9 B

7 ^7 _; ^* \, s; y14.3 硬件复位
1 R! ^& w$ I3 u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。
' ?/ J% f! W; }6 ^& W- c  }7 W  X
: D$ c3 o7 H, X8 f: E% m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。
/ F! G! ^4 z5 ^  j  V3 x
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。
! K& N9 d* y: W6 v& O$ U
8 ~) G1 `1 E. ]: B+ O+ Z7 a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。
0 [/ n8 F- F0 F3 b; c, B
6 L& C0 y! s* j' `; y: b! m+ d$ Y14.3.1 上电复位和手动复位
STM32H7开发板的硬件复位原理图如下：

7 `6 M9 p4 }+ r7 D6 v0 U9 ?! f& X

8 S. g8 y* @' [- b- }
* ^8 k" Q1 N0 t" F+ C  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。
% F5 Y1 l, e% n& j) }1 y6 T6 C  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。
  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。
  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。
* {8 d" x9 {' I
" o9 n; }% V# |8 L% Z7 |! @( a2 Y14.3.2 复位序列
9 s3 R% [2 S5 P: |2 M: y1 W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。
/ J2 ^. Y5 K: s' v
/ G, T3 X# ]1 o" V) n, E14.4 软件复位
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：

1. /**
   
2.   \brief   System Reset
   
3.   \details Initiates a system reset request to reset the MCU.
   
4. */
   . b1 _: Z4 S% U2 S8 y! q! K9 {
5. __STATIC_INLINE void __NVIC_SystemReset(void)
   & y+ ^7 g! X+ b) c# G
6. {
   0 d! x( A/ a  j" l! [
7.   __DSB();                                  /* Ensure all outstanding memory accesses included
   
8.                                               buffered write are completed before reset */
   8 C6 a) F; W2 n
9.   SCB->AIRCR  = (uint32_t)((0x5FAUL << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos)    |
   
10.                            (SCB->AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) |
    
11.                             SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Msk    );        /* Keep priority group unchanged */
    0 c5 d) ~- D2 L) @8 B2 H* `
12.   __DSB();                                                         /* Ensure completion of memory access */
    1 q+ y) d7 ~4 C& S' I  x" |0 s  _- ~
13. 
    
14.   for(;;)                                                          /* wait until reset */
    3 @1 }7 [; m/ o6 P
15.   {
    ) `7 K6 M1 j$ q  Y
16.     __NOP();
    
17.   }
    " G) _6 A$ z& G' `& U2 ]
18. }

复制代码

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：
6 x: @1 B: v  W' N
8 [# Y& `: I+ |$ @6 f: S$ A

14.5 RCC时钟控制
STM32H7有如下六种时钟可供使用：
0 H: C/ D8 j! L) ^( l6 m+ Y
' X: a. q/ x' P# y* h  HSI (High-speed internal oscillator) ：
HSI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):
/ j; I- `( n- p9 r/ k" O4 PHSE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。
% q3 `! Z1 |& Z2 [  m
  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。
4 f2 ^, a1 U6 |1 {7 L: a* W" F1 E
  LSI (Low-speed internal oscillator)
. g& w; [0 Y/ L$ Y' b+ i- [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。
7 S+ c4 K; t& i% v
  CSI (Low-power internal oscillator)
- v6 [6 ~% a5 C$ t9 ^1 ?CSI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。
+ j) i, W3 V1 q: a+ a& e4 @2 L
/ d. H6 h* k6 X' ]5 `3 l  HSI48 (High-speed 48 MHz internal oscillator)
' Y# t9 Q9 X. U0 c( yHSI48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。

# b. _# p2 W+ w1 y. @' |0 E通过下面的时钟树再进一步的认识这几个时钟：

0 T, }% O/ `  t* J
14.5.1 HSE和LSE硬件设计
HSE时钟
; L% B) S, W7 ~9 A3 O当前V7开发板是用的25MHz晶振为HSE提供时钟，硬件设计如下：
) \, n0 S5 q- ~9 ?5 t' {$ M: C
! M9 e/ C* D9 j

1 L0 }  h; k& d+ d; t
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。

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。

2 {' u0 s3 R/ K5 N0 A: f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：
$ V! T2 ~: q  s$ y1 v" ~

3 l1 A* c. X' B8 G
; z: [  I0 [8 }0 t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：
6 |: I, u( {6 H; B1 x) R% G% y$ _

4 u1 Z  Y) q9 i, n4 q
- u" Z! U2 J) L2 Q) A3 v6 a8 }  LSE时钟
1 ^/ [) Q3 l: C( j) q$ C当前V7开发板是用的32768Hz晶振为LSE提供时钟，硬件设计如下：
& ~( B& G1 L+ P
" C! L" p4 W- z( b$ E; P" U# t

$ t3 D9 ^2 L0 A3 B

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。
' _" `9 w3 h$ ^/ X0 J+ p  a* [- c& x
, {( G" v# v7 C( d  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。

; G6 @- c7 m! g

1. #if !defined (HSE_VALUE)
   
2. #define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
   3 q) ?! b4 X+ L; L1 l9 \0 D8 \
3. #endif /* HSE_VALUE */

复制代码

  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
   - n5 C% n) \- `5 E: X, @8 q
2.                  EXPORT  Reset_Handler                    [WEAK]
   
3.         IMPORT  SystemInit
   
4.         IMPORT  __main
   " [4 _* d0 V0 {3 ^" L9 |9 c+ I1 `
5. 
   . r( \* C$ h) S% R1 j  B6 p: ~) Y3 \' C7 G
6.                  LDR     R0, =SystemInit
   
7.                  BLX     R0
   
8.                  LDR     R0, =__main
   
9.                  BX      R0
   0 C( S+ w" [1 y' v
10.                  ENDP

复制代码

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：

) |/ @& S( z$ h* A! O

1. 1.        /**
   
2. 2.          * @brief  Setup the microcontroller system
   ' z4 V5 S$ |3 V
3. 3.          *         Initialize the FPU setting, vector table location and External memory
   0 P4 V$ Z6 L; d4 m; Z' O2 o
4. 4.          *         configuration.
   ; h8 }* c7 M! @$ I" G( W" d
5. 5.          * @param  None
   ! e! l( ?; Z+ [! U
6. 6.          * @retval None
   
7. 7.          */
   
8. 8.        void SystemInit (void)
   
9. 9.        {
   3 }4 L& `% D9 U4 W; D; {; G$ k& N
10. 10.          /* FPU settings ------------------------------------------------------------*/
    
11. 11.          #if (__FPU_PRESENT == 1) && (__FPU_USED == 1)
    
12. 12.            SCB->CPACR |= ((3UL << 10*2)|(3UL << 11*2));  /* set CP10 and CP11 Full Access */
    
13. 13.          #endif
    
14. 14.          /* Reset the RCC clock configuration to the default reset state ------------*/
    ; n1 {0 O( v. D; V# H& a% d. S
15. 15.          /* Set HSION bit */
    8 f0 {& e5 D/ k% ~8 J! m  C0 m" _
16. 16.          RCC->CR |= RCC_CR_HSION;
    ! z# `  T9 X) d5 H7 A) q
17. 17.        
    / }$ Z+ S  O1 e$ a# l
18. 18.          /* Reset CFGR register */
    9 `" f* d1 r$ T: g; p" Q
19. 19.          RCC->CFGR = 0x00000000;
    
20. 20.        
    9 u  @% n9 ]/ `1 p, x* W7 T) r* [
21. 21.          /* Reset HSEON, CSSON , CSION,RC48ON, CSIKERON PLL1ON, PLL2ON and PLL3ON bits */
    1 Y' U, p5 A7 W- P, e# o: R! n
22. 22.          RCC->CR &= (uint32_t)0xEAF6ED7F;
    7 W" i. i% [* S
23. 23.        
    
24. 24.          /* Reset D1CFGR register */
    / @$ ]! Q0 s  F, w/ u8 G
25. 25.          RCC->D1CFGR = 0x00000000;
    
26. 26.        
    0 q3 N8 n  Z' Q1 |2 g  V% J+ @
27. 27.          /* Reset D2CFGR register */
    
28. 28.          RCC->D2CFGR = 0x00000000;
    ! i' J( Z1 y' M; p. B
29. 29.        
    ) U  W: t2 i, w6 K+ i" d" d9 _9 o* y
30. 30.          /* Reset D3CFGR register */
    
31. 31.          RCC->D3CFGR = 0x00000000;
    $ ~1 v2 L( v0 B
32. 32.        
    % I' s5 |+ G; l+ u  Q$ E
33. 33.          /* Reset PLLCKSELR register */
    4 L, ^& o) B. p1 m; C/ e8 k4 I
34. 34.          RCC->PLLCKSELR = 0x00000000;
    - W6 T- i+ W; n2 V( [
35. 35.        
    ; t4 w% h% r3 i0 t
36. 36.          /* Reset PLLCFGR register */
    
37. 37.          RCC->PLLCFGR = 0x00000000;
    
38. 38.          /* Reset PLL1DIVR register */
    ( `" A- \$ X% f8 D9 @  J
39. 39.          RCC->PLL1DIVR = 0x00000000;
    # j, Y. q: }2 r, P
40. 40.          /* Reset PLL1FRACR register */
    
41. 41.          RCC->PLL1FRACR = 0x00000000;
    1 {3 o9 t- r/ T' r. m; L
42. 42.        
    $ T4 i+ C$ }# q( x- `3 H
43. 43.          /* Reset PLL2DIVR register */
      }) B& N: d% r! g1 g
44. 44.          RCC->PLL2DIVR = 0x00000000;
    7 \$ }% k; |& ~* q" Z. s: v0 }
45. 45.        
    
46. 46.          /* Reset PLL2FRACR register */
    
47. 47.        
    ; l1 q: N( L7 z8 c! O) E
48. 48.          RCC->PLL2FRACR = 0x00000000;
    
49. 49.          /* Reset PLL3DIVR register */
    , E4 d7 X( W$ I, }
50. 50.          RCC->PLL3DIVR = 0x00000000;
    
51. 51.        
    
52. 52.          /* Reset PLL3FRACR register */
    
53. 53.          RCC->PLL3FRACR = 0x00000000;
    
54. 54.        
    
55. 55.          /* Reset HSEBYP bit */
    ) e' p+ S+ `7 P) k! r
56. 56.          RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
    5 }! f) |; G* _
57. 57.        
    ! ~1 S* u0 {3 N/ g
58. 58.          /* Disable all interrupts */
    
59. 59.          RCC->CIER = 0x00000000;
    
60. 60.        
    
61. 61.          /* Change  the switch matrix read issuing capability to 1 for the AXI SRAM target (Target 7) */
    ' B) `& s' C# {1 J$ E6 K% p
62. 62.          *((__IO uint32_t*)0x51008108) = 0x00000001;
    + U' T5 A1 d4 G  Z4 A
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 */
    
67. 67.        
    ' G+ G* g9 \+ z
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 */
    
71. 71.        #else
    1 ~7 @' G: p( l" m; ]$ T
72. 72.          SCB->VTOR = FLASH_BANK1_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
    ! L7 `9 u1 M# K
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+ O, U" t2 @# p7 u第12行：使能FPU单元。

第16 – 59行：复位RCC相关寄存器。

第69 – 73行：设置中断向量表的位置。

1 r5 W: L) p; Y  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。
14.6 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。
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