14.1 初学者重要提示
1、  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。

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。

# e/ L; @) `  T14.2 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。

& l9 |! d' z8 g8 U14.2.1 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：
/ s* V8 w( ?) F. E

# b2 X9 P3 j6 D: B# _4 \( k, k& e
这些常用标识的解释如下：

. K5 a  K0 V0 E5 b+ \

+ [4 v/ C5 Z9 c对于电源供电部分了解了这些知识点就够用。
& i/ u/ z# O- U( J
' N/ o6 |7 a/ \14.2.2 系统上电启动
) M6 Z; h) f) J6 h" @) M- {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：
* s! v. ^/ W+ J: b2 m& K, y  _& N

7 S7 u, T' j# T2 b# D! [8 O
6 @9 B- p, v( ?2 Y9 C& d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。
) c0 R) a: z" A
详细些的执行流程如下：

* c0 E5 }6 J3 h2 `3 @$ T) f4 E  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。
3 J6 M8 B' ]$ W  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。
14.2.3 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。

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：

  CPU模式
CRun：运行状态，CPU和CPU子系统外设正常运行。
  }. _) g' [+ ^+ z( t
9 g3 n4 w# z9 Q6 ^9 {CSleep：休眠状态，CPU时钟停止运行，CPU子系统外设正常运行。
, V9 B3 q6 _* r  p1 M; m
/ C) c/ |, `9 Y4 DCStop：停止状态，CPU和CPU子系统外设都停止运行。
$ h% \9 W, _7 x+ k. @2 \. H
  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。

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。

+ @6 b6 {1 f9 f0 g5 |4 {" `DStandby：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。
9 N1 A- E0 ?& r; }
  D2域模式
3 ]+ u1 j% O" D& wDRun：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。

  t% I/ a" |6 O9 N9 h$ j, G) KDStandby：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
, N& m) I! M2 B& u2 BRun：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。

8 l* S. T3 _* A4 r3 R" \2 E- YStop：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。
# N. `% b5 H* |, h. P& j: c
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。
; E- k) r  T7 o
, v. V( B/ @, n/ G" [1 v14.2.4 电源去耦电容的选择
  x# \! B9 C: c. \! V7 G# Q2 f( _9 m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。

% Y4 ~1 d. t& t4 z5 S

14.3 硬件复位
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。

) C% F* N; r4 s* S- j- ~* p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。

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。
7 m+ r- z: }4 h7 y& u; Z9 T
& a/ s) g; P1 L- w7 p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。
+ a) j: V+ t3 I8 m
14.3.1 上电复位和手动复位
) R0 ?7 T4 _0 y+ b) Y6 D0 c: ?STM32H7开发板的硬件复位原理图如下：
; G, Y# `% F# m8 K( T* c

$ w& t" x8 C' P
  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。
- |$ T3 R8 g1 E) |  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。
, H% \8 C; O8 ~; T- d  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。

6 p/ s. _) b  Y) b  ~4 M3 W% |14.3.2 复位序列
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
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：
: x' f: ?+ T8 c1 b& ^" B6 ^& B/ c" }

1. /**
   7 y+ ]9 Z3 F0 b. r' m
2.   \brief   System Reset
   + I2 L. p& e- ~7 e
3.   \details Initiates a system reset request to reset the MCU.
   
4. */
   . s! @( _  p4 n, Q  O
5. __STATIC_INLINE void __NVIC_SystemReset(void)
   / s: t" R* e: C3 F- g
6. {
   
7.   __DSB();                                  /* Ensure all outstanding memory accesses included
   1 E& Q: h9 \9 z
8.                                               buffered write are completed before reset */
   
9.   SCB->AIRCR  = (uint32_t)((0x5FAUL << SCB_AIRCR_VECTKEY_Pos)    |
   3 M6 k$ E3 k5 h: E" i3 i* t
10.                            (SCB->AIRCR & SCB_AIRCR_PRIGROUP_Msk) |
    ' \) T4 t; ]" [! a+ m3 d0 p
11.                             SCB_AIRCR_SYSRESETREQ_Msk    );        /* Keep priority group unchanged */
    
12.   __DSB();                                                         /* Ensure completion of memory access */
    & V% m' N% P' \* J/ s( T3 ~
13. 
    
14.   for(;;)                                                          /* wait until reset */
    
15.   {
    $ F0 E4 \! @9 @0 C; c
16.     __NOP();
    
17.   }
    . y/ C9 i1 j) J8 E
18. }

复制代码

- v$ E6 D8 [' \. @! o3 ^" [9 O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：

14.5 RCC时钟控制
+ ?' E5 n* v: O0 YSTM32H7有如下六种时钟可供使用：

  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。

, o' s* [, {  k: q+ B, d7 p" J6 F  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。
+ G! x# v' Y6 _. Z, `  i" a
  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。

  LSI (Low-speed internal oscillator)
, _: k7 l" C" s* [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。
, e4 Q# T1 m# T! B) J2 w. R8 A+ Y8 U
% X7 W2 K$ k5 S$ Y! I2 r$ Y/ u  CSI (Low-power internal oscillator)
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。

) i, `3 r# ]& m8 ]2 |& M- {  HSI48 (High-speed 48 MHz internal oscillator)
# ]# P7 {4 l/ O$ g5 D8 X* fHSI48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。

通过下面的时钟树再进一步的认识这几个时钟：
$ O1 s% j1 h8 r- Y% [- F

7 {$ g- z3 J% z. H) n3 U" Q14.5.1 HSE和LSE硬件设计
/ W9 ~* w+ n# J, F! q 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：
" ^2 ~% d4 _( b7 l

& @7 D' {! `+ k0 \( v; Z& v2 Y
+ g  a' _0 F' _  g: F$ f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。
: g/ _" m' b  k* A
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。

) s, h) }; s7 H9 f1 k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：

% k5 m: f% H! @5 I! t( @0 E

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：

$ e$ ?5 C! [. g$ j

  LSE时钟
; L9 Y: R+ |8 W' s& r当前V7开发板是用的32768Hz晶振为LSE提供时钟，硬件设计如下：
* j% J0 ^, M' v9 J' u

1 q- L9 v" k1 w: k7 D2 O7 O- ~
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。
& W- K' W' H  L- o0 x( K
0 D0 u$ J! J0 f. S  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。
( g$ d8 R9 o0 H
1 M& k3 R% X4 ~5 I. [+ |

1. #if !defined (HSE_VALUE)
   
2. #define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */
   % M( Z( B+ I3 F" B
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。
& t  k1 c$ S) Z0 L* G" t" O; s5 [

1. Reset_Handler    PROC
   
2.                  EXPORT  Reset_Handler                    [WEAK]
   ) g5 a) Y; Q' Z+ H$ {% @. f5 ~; D& N
3.         IMPORT  SystemInit
   
4.         IMPORT  __main
     y% s* _$ O( N6 V5 F
5. 
   
6.                  LDR     R0, =SystemInit
   
7.                  BLX     R0
   
8.                  LDR     R0, =__main
   7 f2 X: u- S9 ~  D" r3 o, T
9.                  BX      R0
     e; r! @; y# P9 k- Y  ?
10.                  ENDP

复制代码

7 }; \6 \" S) a# D. j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：

% i6 X" L+ o8 C; N* n! u6 C

1. 1.        /**
   " C2 P' ~/ j5 _' E: v0 {8 g
2. 2.          * @brief  Setup the microcontroller system
   
3. 3.          *         Initialize the FPU setting, vector table location and External memory
   
4. 4.          *         configuration.
   
5. 5.          * @param  None
   
6. 6.          * @retval None
   / w" Z. j4 b# y" P; W: B% p: e5 e
7. 7.          */
   : p$ O) [% u, ?  |5 t; ~% Y/ K) p
8. 8.        void SystemInit (void)
   & T! x! O+ A) b% P, H
9. 9.        {
   
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 ------------*/
    # g, ]* Z, k) Z
15. 15.          /* Set HSION bit */
    
16. 16.          RCC->CR |= RCC_CR_HSION;
    0 x! g6 T+ Y/ ?: J" i  s
17. 17.        
    " j. I7 s" i1 b2 ]4 h
18. 18.          /* Reset CFGR register */
    * v8 ]3 B+ E: Y
19. 19.          RCC->CFGR = 0x00000000;
    9 O0 T: W4 u4 J& Z3 }5 u9 a2 {
20. 20.        
    ) g2 D! S/ e2 N3 t
21. 21.          /* Reset HSEON, CSSON , CSION,RC48ON, CSIKERON PLL1ON, PLL2ON and PLL3ON bits */
    + t0 @9 h" W$ m& O1 g  f
22. 22.          RCC->CR &= (uint32_t)0xEAF6ED7F;
    # z- J8 g- C  b5 T' J: @
23. 23.        
    
24. 24.          /* Reset D1CFGR register */
    , \2 }2 h* \3 q! T6 W- e; k
25. 25.          RCC->D1CFGR = 0x00000000;
    
26. 26.        
    
27. 27.          /* Reset D2CFGR register */
    
28. 28.          RCC->D2CFGR = 0x00000000;
    
29. 29.        
    
30. 30.          /* Reset D3CFGR register */
    
31. 31.          RCC->D3CFGR = 0x00000000;
    
32. 32.        
    
33. 33.          /* Reset PLLCKSELR register */
    
34. 34.          RCC->PLLCKSELR = 0x00000000;
    
35. 35.        
    " u$ D6 l- h# F* }
36. 36.          /* Reset PLLCFGR register */
    7 ~3 c# x1 F" g) M4 ?: W# k3 g
37. 37.          RCC->PLLCFGR = 0x00000000;
      f: J5 ]% r$ j; g3 q
38. 38.          /* Reset PLL1DIVR register */
    
39. 39.          RCC->PLL1DIVR = 0x00000000;
    
40. 40.          /* Reset PLL1FRACR register */
    ' t( e1 k* B2 F9 h5 m1 I
41. 41.          RCC->PLL1FRACR = 0x00000000;
    
42. 42.        
    - Y6 `1 R# \, H, O- X8 m
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;
    0 y2 Z: H  e4 C5 u' |/ G8 Q
51. 51.        
    
52. 52.          /* Reset PLL3FRACR register */
    
53. 53.          RCC->PLL3FRACR = 0x00000000;
    
54. 54.        
    
55. 55.          /* Reset HSEBYP bit */
    
56. 56.          RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFF;
    " R9 B% p! ^2 n9 S* d* ~8 o3 l  G) k
57. 57.        
    
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) */
    
62. 62.          *((__IO uint32_t*)0x51008108) = 0x00000001;
    % d- A/ f8 @6 Z
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.        
      H  z/ y5 G: ?' v# q1 t
68. 68.          /* Configure the Vector Table location add offset address ------------------*/
    
69. 69.        #ifdef VECT_TAB_SRAM
    7 y- k. T. U8 V  V8 n
70. 70.          SCB->VTOR = D1_AXISRAM_BASE  | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal ITCMSRAM */
    
71. 71.        #else
    9 ^- G$ r& y7 D
72. 72.          SCB->VTOR = FLASH_BANK1_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
    - i4 w3 }0 i9 x( I" x" X
73. 73.        #endif
    7 U" D: Z' e8 ^+ @, L
74. 74.        
    , g* x: i( b0 O: @0 G
75. 75.        }

复制代码

第12行：使能FPU单元。

第16 – 59行：复位RCC相关寄存器。
& u2 Y1 k: }/ G/ |% d
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。
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。
4 r5 O7 o+ S5 R# W0 O- B
+ _, M8 z, w& G" I9 |