STM32超低功耗入门之睡眠模式

一. 认识睡眠模式

查看官方手册对睡眠模式的描述：

通过上图可以得出结论：

1. 睡眠模式有 4 种电压调节器方案
2. 在睡眠模式下 CPU 是停止状态
3. 在睡眠模式下程序在 SRAM 执行情况下，Flash 可以被断电
4. SRAM1 SRAM2 可以独立的开启或关闭
5. 时钟都处于开启状态, 低功耗运行模式下 PLL 不能使用
6. 根据电压调节器的选择，外设全部开启或者 USB_FS RNG 不能使用
7. 所有的中断和事件都可以唤醒
8. 根据选择的电压调节器，MCU 也有 4 种功耗，功耗与运行的频率成正比关系
9. 唤醒时间 6 个时钟周期
   SMPS (Switched-mode Power Supply)

二. 睡眠模式的进入

进入睡眠模式的方法很简单，直接调用 void HAL_PWR_EnterSLEEPMode(uint32_t Regulator, uint8_t SLEEPEntry)
使用这个函数时，先看看 ST 的注释

	/**
  * @brief Enter Sleep or Low-power Sleep mode.
  * @note  In Sleep/Low-power Sleep mode, all I/O pins keep the same state as in Run mode.
  * @param Regulator: Specifies the regulator state in Sleep/Low-power Sleep mode.
  *          This parameter can be one of the following values:
  *            @arg @ref PWR_MAINREGULATOR_ON Sleep mode (regulator in main mode)
  *            @arg @ref PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON Low-power Sleep mode (regulator in low-power mode)
  * @note  Low-power Sleep mode is entered from Low-power Run mode. Therefore, if not yet
  *        in Low-power Run mode before calling HAL_PWR_EnterSLEEPMode() with Regulator set
  *        to PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, the user can optionally configure the
  *        Flash in power-down monde in setting the SLEEP_PD bit in FLASH_ACR register.
  *        Additionally, the clock frequency must be reduced below 2 MHz.
  *        Setting SLEEP_PD in FLASH_ACR then appropriately reducing the clock frequency must
  *        be done before calling HAL_PWR_EnterSLEEPMode() API.
  * @note  When exiting Low-power Sleep mode, the MCU is in Low-power Run mode. To move in
  *        Run mode, the user must resort to HAL_PWREx_DisableLowPowerRunMode() API.
  * @param SLEEPEntry: Specifies if Sleep mode is entered with WFI or WFE instruction.
  *           This parameter can be one of the following values:
  *            @arg @ref PWR_SLEEPENTRY_WFI enter Sleep or Low-power Sleep mode with WFI instruction
  *            @arg @ref PWR_SLEEPENTRY_WFE enter Sleep or Low-power Sleep mode with WFE instruction
  * @note  When WFI entry is used, tick interrupt have to be disabled if not desired as
  *        the interrupt wake up source.
  * @retval None
  */

1. 这个函数时让 MCU 进入睡眠模式或者低功耗睡眠模式
2. 睡眠模式和低功耗睡眠模式，所有的 I/O 的状态都和运行模式时是一样的
3. Regulator 可以传入的参数有 2 个。 PWR_MAINREGULATOR_ON 调节器在主模式。PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON 调节器在低功耗模式
4. 从低功耗运行模式切换到低功耗睡眠模式。如果设置调节器在为 LPR 之前，系统时钟要降低到 2MHZ以下
5. 当退出低功耗睡眠模式后，MCU 会进入低功耗运行模式，如果要切换到运行模式，则需要通过HAL_PWREx_DisableLowPowerRunMode() 来退出低功耗运行模式
6. 进入睡眠模式的方式。WFI 还是 WFE
7. 当使用 WFI 进入睡眠模式前，必须要关闭 tick 的中断，不然 tick 的中断会唤醒 MCU

三. 睡眠模式的进入代码

进入睡眠模式的代码实现

int main(void)
{
  HAL_Init();

  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();

  HAL_Delay(500); // 上电之后延时一会再进入睡眠模式，这样可以保证复位之后可以立即下载程序
  
  HAL_SuspendTick(); // 关闭 tick 中断，防止唤醒睡眠状态的 MCU
  HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
  HAL_ResumeTick();

  while (1)
  {
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_13);
      HAL_Delay(500);
  }
}

代码解析：

1. 进入睡眠模式后将导致调试器无法识别到 MCU，所以在启动的时候加了一个 HAL_Delay(500) ,如果没有加，则需要按住复位键点击下载，点击下载之后立即松开复位键，就可以正常的下载程序了。
2. HAL 生成的代码默认将 systick 的中断设置为 1KHZ.进入睡眠模式前需要关闭 tick 中断，防止唤醒睡眠状态的 MCU
3. 让 MCU 进入睡眠模式 HAL_PWR_EnterSLEEPMode
4. 唤醒 MCU 之后，将执行进入睡眠模式的下一个指令。所以要立刻打开 tick 中断
   
   通过这个表可以看到，睡眠模式支持 WFI 和 WFE
   WFI: 立刻进入低功耗模式
   WFE: 不是立刻进入低功耗模式，根据Event Register（一个单bit的寄存器，每个PE一个）的状态，有两种情况：如果Event Register为1，该指令会把它清零，然后执行完成（不会standby）
   选择 WFE 可是使用如下代码

HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFE);

四. 总结

1. 进入睡眠模式是 MCU 停止，唤醒之后无需重新配置时钟
2. 睡眠模式唤醒后，无需对外设重新进入初始化
3. 睡眠模式支持 中断唤醒 和 事件唤醒
4. USB_FS RNG 不能使用