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【STM32U3评测】低功耗模式功耗测量

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C70EH 发布时间：2026-6-6 19:44

这篇文章，我们来测试一下STM32U3C5单片机的超低功耗模式。对于U系列单片机，超低功耗算是这个单片机的核心卖点之一，得益于出色的近阈值技术，使得U系列单片机具有出色的的功耗表现。所以本篇文章我们将对进入sleep、stop0、 stop1、Stop2、Stop3、 standby和shutdown模式下的功耗表现进行评测。

测试平台介绍.jpg

先介绍一下硬件部分：首先Nucleo板卡加上一个自制的数码管模块，需要使用上面的3个按键，分别对应切换模式、进入低功耗和专用退出低功耗。板子上自带的user按键配置成中断按键。万能表使用uA级别电流档，从J5排针串入电路的总回路中，这个排针是专门给MCU供电的。所以从这里来对功耗进行测试。值得注意的是，U3系列单片机的低功耗模式分成两大类，第一类是从sleep至stop2，它采用任意中断或任意事件就可以唤醒；从Stop3开始至shutdown, 是需要配置专用唤醒引脚才可以对单片机进行唤醒的。值得注意的是，如果进入standby或shutdown模式下，该模式会使单片机内RAM发生丢失，也就是说如果使用这两种低功耗模式，唤醒后程序会从头执行。这个在我们程序中也会体现出来。接下来我们来开始测试。简单介绍一下怎么样才能进入对应的低功耗模式。首先打开串口，按下模式选择按键，当模式选择为0的时候就是进入sleep，然后以此类推。在确认好要进什么模式的情况下，按下第二个按键，就是可以让程序进入对应的低功耗模式。

串口打印（Sleep-Stop3）.png

串口打印（Standby-Shutdown）.png

此时就可以读取万用表的数值了。

Stop0.gif

这里我们用Stop0模式录制一个GIF来示意。剩下低功耗模式进入过程和这个是一致的，无非就是按了几次按键，对应进入什么样的低功耗模式，这里就不过多演示。我们直接看我测试出来的结果。

运行模式.jpg

运行模式

Sleep功耗.jpg

Sleep模式

Stop0功耗.jpg

Stop0模式

Stop1功耗.jpg

Stop1模式

Stop2功耗.jpg

Stop2模式

Stop3模式功耗.jpg

Stop3模式

Standby模式功耗.jpg

Standby模式

Shutdown模式功耗.jpg

Shutdown模式

当然，在这里我们值得注意的是，我的单片机是运行在使用MSIS内部振荡源、 3.3伏情况下进行工作的。不同场景、工况、时钟配置、外设开启情况以及批次的单片机可能会存在差异，此测试仅针对我手上的这一块板子来进行的。

IMG_3241.gif

这里我还会演示进入shutdown模式并唤醒，可以看到我在程序最开始的时候让绿色LED灯闪了5次，然后蓝色LED灯连这个来回闪烁。但是一旦进入shutdown并唤醒后，你会发现程序从头执行，绿色LED闪烁了5次。程序和CubeMX的配置我会放在文章的末尾，大家可以看一下我的程序，然后配置一套一样的出来。

配置相关如下：

GPIO配置.png

GPIO配置

PWR唤醒配置.png

唤醒引脚配置

串口配置.png

串口配置

中断配置.png

中断配置

时钟树配置.png

时钟树配置

程序相关如下：（记得把两个中断回调函数放到it里面，这样才会启用中断！）

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2026 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */
int i;
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
void Sleep_Mode(void);
void Stop0_Mode(void);
void Stop1_Mode(void);
void Stop2_Mode(void);
void Stop3_Mode(void);
void Standby_Mode(void);
void Shutdown_Mode(void);

void LED_Blink(uint8_t Num,int ms);
void EXTI1_IRQHandlerCallBack(void);
void EXTI13_IRQHandlerCallBack(void);
/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
void EXTI1_IRQHandlerCallBack(void){
    i=i+1;
    if(i>6){
        i=0;
    }
     printf("\ni=%d\n",i);
}
void EXTI13_IRQHandlerCallBack(void){
    HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port,LD2_Pin);
}

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
    LED_Blink(5,100);
    printf("ST Chinese Forum Evaluation Plan\r\n");
    printf("Board Mode:Nucleo-U3C5\r\n");
    printf("Demo2:LowPower_Mode\r\n");
    printf("Reviewer:Xiang Zhong Bli:C70E\r\n");
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    while(HAL_GPIO_ReadPin(In_Low_Power_GPIO_Port,In_Low_Power_Pin)==GPIO_PIN_RESET){
      HAL_Delay(10);
      if(HAL_GPIO_ReadPin(In_Low_Power_GPIO_Port,In_Low_Power_Pin)==GPIO_PIN_SET){
            switch(i){
              case 0:
                printf("Sleep_Mode");
                HAL_GPIO_WritePin (LD1_GPIO_Port,LD1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD2_GPIO_Port,LD2_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                Sleep_Mode();
              break;

                case 1:
                HAL_GPIO_WritePin (LD1_GPIO_Port,LD1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD2_GPIO_Port,LD2_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                printf("Stop0_Mode");
                Stop0_Mode();
              break;

                case 2:
                HAL_GPIO_WritePin (LD1_GPIO_Port,LD1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD2_GPIO_Port,LD2_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                printf("Stop1_Mode");
                Stop1_Mode();
              break;

                case 3:
                HAL_GPIO_WritePin (LD1_GPIO_Port,LD1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD2_GPIO_Port,LD2_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                printf("Stop2_Mode");
                Stop2_Mode();
              break;

                case 4:
                HAL_GPIO_WritePin (LD1_GPIO_Port,LD1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD2_GPIO_Port,LD2_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                printf("Stop3_Mode");
                Stop3_Mode();
              break;

                case 5:
                HAL_GPIO_WritePin (LD1_GPIO_Port,LD1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD2_GPIO_Port,LD2_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                printf("Standby_Mode");
                Standby_Mode();
              break;

                case 6:
                HAL_GPIO_WritePin (LD1_GPIO_Port,LD1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD2_GPIO_Port,LD2_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                HAL_GPIO_WritePin (LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_RESET);
                printf("Shutdown_Mode");
                Shutdown_Mode();
              break;
        }
    }
}

    HAL_GPIO_WritePin (LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_RESET);
        HAL_Delay(500);
        HAL_GPIO_WritePin (LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_SET);
        HAL_Delay(500);

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the System Power Supply
  */
  if (HAL_PWREx_ConfigSupply(PWR_SMPS_SUPPLY) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  if (HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_MSIS;
  RCC_OscInitStruct.MSISState = RCC_MSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.MSISSource = RCC_MSI_RC0;
  RCC_OscInitStruct.MSISDiv = RCC_MSI_DIV8;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK3;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_MSIS;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB3CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
void Sleep_Mode(void){
       HAL_SuspendTick();
       HAL_PWR_EnterSLEEPMode (PWR_MAINREGULATOR_ON ,PWR_SLEEPENTRY_WFI );
       HAL_ResumeTick();
}

void Stop0_Mode(void){
       HAL_SuspendTick();
       HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERMODE_STOP0, PWR_STOPENTRY_WFI);
       HAL_ResumeTick();
         SystemClock_Config();
}

void Stop1_Mode(void){
       HAL_SuspendTick();
       HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERMODE_STOP1, PWR_STOPENTRY_WFI);
       HAL_ResumeTick();
         SystemClock_Config();
}

void Stop2_Mode(void){
       HAL_SuspendTick();
       HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERMODE_STOP2, PWR_STOPENTRY_WFI);
       HAL_ResumeTick();
         SystemClock_Config();
}

void Stop3_Mode(void){

       HAL_PWR_GetClearWakeupSource();
     HAL_PWR_EnableWakeUpLine(PWR_WAKEUP_LINE1,PWR_WAKEUP_SELECT_0,PWR_WAKEUP_POLARITY_LOW); //
       HAL_SuspendTick();
     HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERMODE_STOP3, PWR_STOPENTRY_WFI);
       i=4;
       __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_WAKEUP_FLAG1);
       HAL_ResumeTick();
       SystemClock_Config();

}

void Standby_Mode(void){

        HAL_PWR_GetClearWakeupSource();
     HAL_PWR_EnableWakeUpLine(PWR_WAKEUP_LINE1,PWR_WAKEUP_SELECT_0,PWR_WAKEUP_POLARITY_LOW); //
      HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();
        __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_WAKEUP_FLAG1);


}

void Shutdown_Mode(void){
       HAL_PWR_GetClearWakeupSource();
     HAL_PWR_EnableWakeUpLine(PWR_WAKEUP_LINE1,PWR_WAKEUP_SELECT_0,PWR_WAKEUP_POLARITY_LOW); //
      HAL_PWREx_EnterSHUTDOWNMode();
        __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_WAKEUP_FLAG1);
}
void LED_Blink(uint8_t Num,int ms){
    for(uint8_t i=0;i<Num;i++){
   HAL_GPIO_WritePin (LD1_GPIO_Port,LD1_Pin,GPIO_PIN_SET);
   HAL_Delay(ms);
   HAL_GPIO_WritePin (LD1_GPIO_Port,LD1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
   HAL_Delay(ms);
 }
}

int fputc(int ch,FILE *f)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);
  return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
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