PWR 电源控制-stm32入门

这一节我们来学习 STM32 的 PWR 电源控制。

其中，我们重点学习的主要就是 3 种低功耗模式：睡眠模式、停机模式和待机模式。

低功耗模式的目的呢？简单明了，就是省电，这对于一些使用电池供电，又需要长时间待机的设备，十分重要。

所以我们本节课的任务，就是学习电源控制部分，看看如何配置这些低功耗模式，让 STM32 在空闲时，能够尽可能地节省电量。

好，那先看一下本节最终的程序现象。本节总共有 4 个程序，分别是 13-1 修改主频；13-2 睡眠模式+串口发送+接收；13-3 停止模式+对射式红外传感器计次；13-4 待机模式+实时时钟。因为低功耗模式的代码都不是很多，所以多给大家演示几个。

那我们先看一下第一个程序，修改主频。修改主频不属于 3 种低功耗模式，但是也是降低 STM32 功耗的一种方法，这个代码非常简单，就是初始化显示一下 SystemCoreClock 这个变量，这个变量指示了当前主频频率，之后，主循环，以 1s 为周期，显示 Running，再清除。那我们看一下程序现象，目前可以看到，第一行 SCKCLK，系统主频，是 36 MHz；第二行，我们让它以 1s 为周期显示，但现在实际上是 2s 的周期，这是因为系统主频，正常情况下是 72 MHz，现在我们降频到 36 MHz 了，所以运行时间，就是原来的 2 倍。那这就是修改主频这个程序的现象，有关这个 system 文件的详细解释，还有配置主频的更多玩法，我们写程序的时候，再来介绍。

那在这个程序的哪个部分，我修改了主频呢？答案是在 system_stm32f10x.c 文件里，system 这个文件，里面就是用来配置时钟的，在 110 行这个位置，它给我们预留好了配置时钟的宏定义，我们只需要将其中一个宏定义解除注释，就能直接配置系统的主频，非常简单。目前看到，我是把 36 M 的宏解除注释了，所以目前主频就是 36 M，这个文件在我改之前默认是 72 M，如果我们把 72 M 解除注释，把 36 M 注释掉，这样系统主频就是 72 M 了，想配置为其他的频率，也是同理，先把原来的注释掉，再解除对应频率的注释即可，是不是非常简单。
我们编译下载看一下，可以看到，目前显示主频是 72 M，Running 闪烁的周期是 1s，这是默认主频 72M 的正常现象。

如果文件图标带有钥匙标志说明此文件为只读，必须先解除只读才能修改程序，解除只读的方法为：文件夹里找到文件 -> 右键 -> 属性 ->取消只读。

接着继续看第二个程序，睡眠模式 + 串口的发送和接收，那这个程序就是从串口那一节直接复制过来的，这个代码的功能就是，当收到一个字节时，中断触发，置标志位，主循环查询到标志位时，读取数据，并用串口发送出去，在这个功能后面，我又新加了一段代码，就是用来配置睡眠模式的，关键代码实际上就一句 __WFI(); 执行完这一句，芯片进入睡眠，睡眠的目的是如果 STM32 一直没收到数据，那这个主循环也会一直查询标志位，这是无意义的耗电操作，那不如我们就让它睡眠，收到数据后，自动退出睡眠模式，执行一遍任务后，继续睡眠，这样在空闲时，芯片一直在睡眠，可以降低系统功耗。那我们下载看一下程序现象，目前是串口发送加接收，我们按照串口那一节的接线接好串口，然后打开串口，随便发送一个数据，可以看到，STM32 成功接收，并回传了这个数据，这个现象和没使用睡眠模式的是一样的，但是，细节就在于，看一下第二行，只有在我们发送数据时刻，OLED 才会显示一次 Running，在空闲时，芯片一直都在睡眠，这样就是在不影响程序功能的前提下，使用睡眠模式节约电量，这就是这个程序的功能。

另外，还要重点提醒一下，芯片在 3 种低功耗模式下，是没法直接再下载程序的，你看现在是下载成功的，如果直接再点下载，就会提示报错，这是因为芯片现在在睡眠，不会理你调试端口了，解决方法也很简单，需要我们有一些操作：

1. 第一步，我们按住复位键不放；
2. 第二步，点下载按钮；
3. 第三步，及时松开复位键。这样就能下载成功了。

在我们本节 3 种低功耗模式下，都需要这样下载程序，大家注意一下。另外，如果你不小心禁用了调试端口，其实也可以这样来解决。

接着继续看，第三个程序，停止模式 + 对射红外计次，这个程序是在之前外部中断那一节的代码基础上修改的，类似的操作，主循环中加入了 Running 的指示和最后进入停止模式的代码。那下载看一下程序现象，每遮挡一次，执行一次计次，也显示一下 Running，在没有外部中断信号时，STM32 处于停止模式，可以省电，这就是第三个程序的现象。

最后我们来看一下第四个程序，待机模式 + 实时时钟，这个程序是在实时时钟的基础上，加入了待机模式，目前这个程序，使用的是 LSE 外部低速时钟，如果你没有 RTC 晶振，或者 RTC 晶振不起振，也可以使用 LSI 内部低速时钟，LSI 在待机模式下，可以继续工作。然后在主循环中可以加入唤醒后要执行的功能，在进入待机模式之前，可以关闭各个外部连接的模块，以最大化省电，我目前是用 OLED_Clear(); 模拟了一下，那这个程序，会用实时时钟设定闹钟，每隔一段时间，会自动唤醒一次，这里我演示的是，每隔 10s 唤醒一次，唤醒之后，执行一遍程序任务，随后继续待机。那看一下程序现象，复位一下，可以看到 OLED 上显示了当前时间和闹钟，随后进入待机，然后等一会闹钟触发之后，自动唤醒一次，设定新的闹钟，执行程序功能，之后继续待机，等待下一次唤醒，这就是使用 RTC 和闹钟配合待机模式的自动唤醒程序。非常适合那种，需要每隔一段时间操作一次，空闲时间又需要最大化省电的设备。

好，那程序现象，我们就看到这里。接下来看一下 PWR 的理论部分。

1. PWR 理论部分

1.1 PWR 简介

PWR（Power Control，电源控制）

PWR 就是 Power 的缩写。

PWR 的作用：PWR 负责管理 STM32 内部的电源供电部分，可以实现 可编程电压监测器 和 低功耗模式 的功能。

PWR 有一部分是硬件的介绍，就是告诉你，内部供电电路的结构是啥样的，这些是设计硬件电路时要考虑的，暂时不涉及程序。涉及程序的功能，主要就是两个，一个是可编程电压监测器，另一个是低功耗模式。

可编程电压监测器（PVD）可以监控VDD电源电压，当 VDD 下降到 PVD 阀值以下或上升到 PVD 阀值之上时，PVD 会触发中断，用于执行紧急关闭任务。

这个功能预想的场景应该是，使用电池供电，或者对安全要求比较高的设备，如果供电电压在逐渐下降，在电压过低的情况下，可能会导致内部或者外部电路发送不确定的错误，为了避免不确定的因素，在电源电压低于设定的阈值时，我们可以主动出击，提前发出警告，并且关闭比较危险的设备，这是 PVD 的设计。不过 PVD 这个功能不是我们本节课的重点，我们暂时也不演示代码，大家了解即可，后续需要的话可以再研究。

低功耗模式* 包括睡眠模式（Sleep）、停机模式（Stop）和待机模式（Standby），作用就是：可在系统空闲时，降低STM32的功耗，延长设备使用时间。尤其是像一些用电池供电的设备，对空闲时候的耗电量是有极大要求的，比如数据采集设备，车钥匙，遥控器，报警器等等。

这些产品都有特点，就是在它们的生命周期里，绝大部分时间，都是空闲状态。但是我们知道，单片机程序一旦开始，正常运行的状态下，程序永远都不会停下来，所以主程序的最后，一般都是个死循环，即使需要空闲，让程序停下来，那也得来个空循环让程序一直转圈卡住。但是，程序运行就会耗电，空循环的耗电量也是很大的，比如遥控器，如果不用它的时候，程序一直空循环，那么用不到几天，电池就没电了，这显然是不行的。
所以说对于这些设备，我们需要这样的低功耗模式，在空闲状态时，关闭不必要的硬件，比如我直接把 CPU 断电，或者关闭时钟，这样程序自然就不会运行了。但是在低功耗模式下，我们也需要保留必要的唤醒电路，比如串口接收数据的中断唤醒、外部中断唤醒、RTC 闹钟唤醒，等等，在需要设备工作时，STM32 能够立刻重新投入工作，这样才行，如果你只考虑进入低功耗而不考虑唤醒，STM32 一睡不醒，那不就跟直接断电没区别了嘛。所以，低功耗模式，我们要考虑关闭哪些硬件，保留哪些硬件，以及如何去唤醒，当然关闭越多的硬件，设备越省电，唤醒就越麻烦，这也是这 3 种低功耗模式在设计时，所区分的地方。

这是本节的重点内容。英文大概记一下，前面两个应该都很熟悉，主要记一下 Standby，表示待机模式，这个在很多其他芯片里，都有出现。

那简介就看到这里，接着我们看一下电源框图。

1.2 电源框图

这个图就是 STM32 内部的供电方案。其中有些部分我们之前也已经了解过，现在再来看看。整体上看，这个图可以分为 3 个部分。

1. 最上面是模拟供电，叫做 VDDA（VDD Analog）。VDDA 供电区域，主要负责模拟部分的供电，其中包括 AD 转换器、温度传感器、复位模块、PLL 锁相环，这些电路的供电正极是 VDDA，负极是 VSSA。其中 AD 转换器还有两根参考电压的供电脚，叫做 VREF+ 和 VREF-，这两个脚在引脚多的型号里会单独引出来。在引脚少的型号，比如我们这个 C8T6，VREF+ 和 VREF- 在内部就已经分别接到了 VDDA 和 VSSA 了。

2. 中间是数字部分供电，包括两块区域，VDD 供电区域和 1.8V 供电区域。左边部分是 VDD 供电区域，其中包括 IO 电路、待机电路、唤醒逻辑和独立看门狗；右边部分是 VDD 通过电压调节器，降压到 1.8V，提供给后面这一块的 1.8V 供电区域，1.8V 区域包括 CPU 核心、存储器和内置数字外设。可以看出，STM32 内部的大部分关键电路，CPU、存储器和外设，其实都是以 1.8V 的低电压运行的，当这些外设需要与外界进行交流时，才会通过 IO 电路转换到 3.3V；所以我们从外部看好像 STM32 内部全是 3.3V，但实际上它内部的 CPU、外设等，都是以 1.8V 供电运行，使用低电压运行的主要目的是降低功耗，电压越低，内部电路运行的功耗就相对越低。
   当然我们其实也不用了解这么多，主要是记住，CPU 核心、存储器和数字外设，都属于 1.8V 供电区域；而待机电路，唤醒逻辑等，属于 VDD 供电区域，它们的位置要清楚。然后电压调节器它的作用是给 1.8V 区域供电，因为后面我们会提到这个 1.8V 区域和电压调节器，你要知道是啥。

3. 下面是后备供电，叫做 VBAT（V Battery）。VBAT 后备供电区域其中包括 LSE 32K 晶体振荡器、后备寄存器、RCC BDCR 寄存器和 RTC。RTC BDCR 是 RCC 的寄存器，叫备份域控制寄存器，也是和后备区域有关的寄存器，所以也可以由 VBAT 供电。然后上面有个低电压检测器，可以控制开关，VDD 有电时，由 VDD 供电；VDD 没电时，由 VBAT 供电。

好，那这些就是电源框图的介绍了。大家需要了解的是，STM32 内部有哪几部分供电区域，以及每部分供电区域里都有啥，这就是这个框图的内容。

然后继续看下两个图，分别是上电复位和掉电复位还有可编程电压监测器。这两个内容了解即可，快速介绍一下。

1.3 上电复位和掉电复位

首先是上电复位和掉电复位。这个的意思是，当 VDD 或者 VDDA 电压过低时，内部电路直接产生复位，让 STM32 复位住，不要乱操作，这个复位和不复位的界限之间，设置了一个 40 mV 迟滞电压，大于上限 POR（Power On Reset）时解除复位，小于下限 PDR（Power Down Reset）时复位。这是一个典型的迟滞比较器，设置两个阈值的作用，就是防止电压在某个阈值附近波动时，造成输出也来回抖动。下面的复位信号 Reset，是低电平有效的，所以在前面和后面，电压过低时，是复位的，中间电压正常的时候，不复位。

那这个电压上限和下限，具体是多少 V 呢，还有这里解除复位，还有个滞后时间，是多久呢，这些参数，可以看一下 STM32 数据手册，在 5.3.3 内嵌复位和电源控制模块特性里有个表，这里写了上电或掉电复位阈值，下降沿，也就是 PDR 掉电复位的阈值下限，典型值是 1.88V；上升沿，也就是 PDR 上电复位的阈值上限，典型值是 1.92V；1.92 - 1.88 V 就是迟滞的阈值，40 mV，所以如果忽略迟滞的话，简单来说，就是大于 1.9V 上电，低于 1.9V 掉电。然后最后一行，就是 TRSTTEMPO 复位持续时间，典型值是 2.5 ms，这就是这个上电复位和掉电复位。知道一下就行，也不需要我们操作啥的。

1.4 可编程电压监测器

然后下面这个是可编程电压监测器，简称 PVD。它的工作流程和上面那个上电复位和掉电复位差不多，都是监测 VDD 和 VDDA 的供电电压。但是 PVD 的区别就是，首先它这个阈值电压是可以使用程序指定的，可以自定义调节，调节的范围可以看一下数据手册，在内嵌复位和电源控制模块特性的表的上面就是 PVD 的阈值，配置 PLS 寄存器的 3 个位，可以选择右边这么多的阈值，因为这里也同样是迟滞比较，所以有两个阈值，可选范围是 2.2V 到 2.9V 左右，PVD 上限和下限之间的迟滞电压是 100 mV。可以看到，PVD 的电压是比上电掉电复位的电压要高的。

画个图就是 3.3V 是正常的供电，当这个电压降低在 2.9V 到 2.2V 之间，属于 PVD 监测的范围，可以通过 PVD 设置一个警告线，之后再降低到 1.9V，就是复位电路的监测范围，低于 1.9V，直接复位住，不让动了，这是这两个电压监测的工作任务。那当然，PVD 触发之后，芯片还是能正常工作的，只不过是电源电压过低，该提醒一下用户了。

所以看一下下面这个 PVD 输出，这个是正逻辑，电压过低时为 1，电压正常时为 0，这个信号，可以去申请中断，在上升沿或者下降沿时，触发中断，以此提醒程序进行适当的处理。另外，这个 PVD 的中断申请是通过外部中断实现的，我们可以看一下外部中断这一节的 EXTI 基本结构图，可以看到，PVD 输出的信号是跑到这里来了，所以如果要使用 PVD 的话，记得要配置外部中断。然后下面这里还有 RTC，这个是 RTC 的闹钟信号，也有借道外部中断，其实 RTC 自己是有中断的，那为啥还要借道外部中断呢？因为低功耗模式设计的是，只有外部中断可以唤醒停止模式，其他这些设备，也想唤醒停止模式的话就可以通过借道外部中断来实现。其中后面这两个 USB 和 ETH，也都只有它们的 WeakUp，唤醒信号接过来了，目的，也是为了唤醒停止模式，这个了解一下。

好，这两个电压监测的内容，就介绍这么多。

接着，我们来看本节的重点，低功耗模式。

1.5 低功耗模式

这个表，是低功耗模式一览，其中对 3 种模式进行了详细的对比。

我们看一下，第一列就是有哪几种模式；第二列是如何配置，才能进入我们想要的模式；第三列是对于这些模式，进入之后，如何去唤醒，也就是模式的退出，毕竟我们肯定也不想让它一睡不醒，该干活的时候，还是要醒来干活的；最后三列，是每种模式对电路的操作，关闭了哪些东西，就是哪些电路不能用了，保留了哪些东西，就是哪些电路还是正常工作的，这些我们要清楚，那依次来看一下。

首先，低功耗模式有 3 种：睡眠、停机和待机。这 3 种模式，从上到下，关闭的电路越来越多，对应的，从上到下，是越来越省电，同时，从上到下，也是越来越难唤醒的，这符合我们的常识，睡得越深，关的越多，越省电，越难叫醒。

1. 首先看一下睡眠模式，这是浅睡眠，相当于打了个盹。如何进入呢？这里写了，直接调用 WFI 或者 WFE，即可进入，这两个东西是内核的指令，对应库函数里，也有对应的函数，直接调用函数即可。其中 WFI 的意思是 Wait For Interrupt，等待中断，意思就是，我先睡了，如果有中断发生的话，再叫我起来，所以对应的唤醒条件是任一中断，调用 WFI 进入的睡眠模式，任何外设发生任何中断时，芯片就会立刻醒来，因为中断发生了，所以醒来之后的第一件事，一般就是处理中断函数；然后下面 WFE，意思是 Wait For Event，等待事件，对应的唤醒条件是，唤醒事件，这个事件可以是外部中断配置为事件模式，也可以是使能了中断，但是没有配置 NVIC，调用 WFE 进入的睡眠模式，产生唤醒事件时，会立刻醒来，醒来之后，一般不需要进中断函数，直接从睡的地方继续运行，这就是 WFI 和 WFE 的作用。相同点是，调用任意一个之后，芯片都进入睡眠，不同点是，WFI 进入的得用中断唤醒，WFE 进入的得用事件唤醒。
   之后看一下睡眠模式对电路的影响，对 1.8V 区域时钟的影响是，CPU 时钟关，对其他时钟和 ADC 时钟无影响；对 VDD 区域时钟的影响是，无；对电压调节器的操作是，开。所以睡眠模式对电路的影响就是只把 CPU 时钟关了，对其他电路没有任何操作。CPU 时钟关了，程序就会暂停，不会继续运行了，CPU 不运行，芯片功耗就会降低。
   好，睡眠模式，我们就清楚了，它关的东西很少，就只是把 CPU 时钟关了。程序暂停运行，寄存器的数据都还在。它的唤醒条件也是比较宽松，任何的风吹草动，CPU 都会醒来，开始干活。所以睡眠模式，相当于大脑打了个盹，身体还在工作，在省电程度上，评级为“一般省电”。

另外这里还可以看出，关闭电路通常有两个做法：一个是关闭时钟，另一个是关闭电源。关闭时钟，所有的运算和涉及时序的操作都会暂停，但是寄存器和存储器里面保存的数据还可以维持，不会消失；关闭电源，就是电路直接断电，电路的操作和数据都会直接丢失。所以，关闭电源，比关闭时钟更省电，这个表里的第 4、5 这两列，就是对 1.8V 区域和 VDD 区域的时钟控制；然后这个电压调节器，刚才看了，它实际上就是 1.8V 区域的电源，如果电压调节器关，就代表直接把 1.8V 区域断电，这个了解一下。

2. 然后继续看第二个，停机模式。如何进入停机模式呢？首先 SLEEPDEEP 为设置为 1，告诉 CPU，你可以放心的睡，进入深度睡眠模式；另外，PDDS 这一位，用来区分它是停机模式还是下面的待机模式，PDDS = 0，进入停机模式，PDDS = 1，进入待机模式，所以想要进入停机模式，PDDS 要事先设置为 0；之后，LPDS 用来设置最后这个电压调节器，是开启，还是进入低功耗模式，LPDS = 0，电压调节器开启，LPDS = 1，电压调节器进入低功耗。最后，当我们把这些位提前设置好了，最后再调用 WFI 或者 WFE，芯片就可以进入停止模式了。然后停止模式的唤醒，因为这个模式下，芯片睡得更深，关的东西更多，所以唤醒条件就苛刻一些，是任一外部中断。刚才睡眠模式是任一中断，所有外设的中断都行，现在停止模式，要求就是只有外部中断才能唤醒了，其他中断唤醒不了。刚才我们还提到了，PVD、RTC 闹钟、USB 唤醒、ETH 唤醒，借道了外部中断，所以这 4 个信号，也可以唤醒停止模式，另外这里并没有区分 WFI 和 WFE，其实也可以想象得到，WFI 要用外部中断的中断模式唤醒，WFE 要用外部中断的事件模式唤醒，这是对应的。
   之后看，停止模式对电路有哪些操作呢？首先，关闭所有 1.8V 区域的时钟，这意思就是，不仅 CPU 不能运行了，外设也运行不了，定时器，正在定时的，会暂停，串口，收发数据，也会暂停；不过由于没关闭电源，所以 CPU 和外设的寄存器数据都是维持原状的。之后下一个，HSI 和 HSE 的振荡器关闭，既然 CPU 和外设时钟都关了，那这两个高速时钟，显然也没用了，所以 HSI 内部高速时钟和 HSE 外部高速时钟，会关闭；当然，它没提到的 LSI 内部低速时钟和 LSE 外部低速时钟，这两个并不会主动关闭，如果开启过这两个时钟，还可以继续运行。最后，电压调节器，这里可以选择是开启，或者处于低功耗模式，刚才说了，这个电压调节器是由这个 LPDS 位控制的，这个开启和低功耗模式有啥区别呢？其实区别不大，电压调节器无论是开启还是低功耗，都可以维持 1.8V 区域寄存器和存储器的数据内容。区别就是，低功耗模式更省电一些，同时，低功耗模式在唤醒时，要花更多的时间；相反，电压调节器开启的话，就是更耗电一些，唤醒更快了。
   那这些就是停止模式的介绍。主要操作就是，把运行的高速时钟都关了，CPU 和外设，都暂停工作，但是电压调节器并没有关，存储器和寄存器数据可以维持原样。它的唤醒条件比较苛刻，只能通过外部中断唤醒，所以停止模式，相当于整个人都罢工了，脑子不工作，身体也不工作，只有有人用外部中断过来敲我，我才会醒来干活。在省电程度上，评级为“非常省电”。

3. 最后我们看第三种，待机模式。进入的话，和停机模式差不多，首先 SLEEPDEEP 也是置 1，即将深度睡眠，然后 PDDS 置 1，表示即将进入待机模式，最后调用 WFI 或者 WFE，就可以进入待机模式了。然后看一下唤醒条件，普通外设的中断和外部中断，都无法唤醒待机模式，待机模式，只有这几个指定的信号才能唤醒：第一个是 WKUP 引脚的上升沿，WKUP 引脚，可以看一下引脚定义表，里面 PA0-WKUP 指示了 WKUP 引脚的位置就是 PA0 的位置。之后继续，第二个是 RTC 闹钟事件，这个我们的示例代码和上一节 RTC 提到过，RTC 闹钟可以唤醒待机模式，应用场景就是，芯片每隔一段时间自动工作一次。第三个，是 NRST 引脚上的外部复位，意思就是按一下复位键，它也是能唤醒的。最后一个，IWDG 独立看门狗复位，这个了解一下就行，看门狗我们之后介绍。好，可以看出，待机模式只有这指定的 4 个信号能唤醒，其他信号都唤醒不了，唤醒条件最为苛刻。之后待机模式，对电路的操作，基本上是能关的全都关了，1.8V 区域的时钟关闭，两个高速时钟关闭，电压调节器关闭，这个意味着 1.8V 区域的电源关闭，内部的存储器和寄存器的数据全部丢失。但是和停止模式一样，它并不会主动关闭 LSI 和 LSE 两个低速时钟，因为这两个时钟还要维持 RTC 和独立看门狗的运行，所以不会关闭。这就是待机模式的介绍，主要操作就是把能关的全都关掉，只保留几个唤醒的功能，当然，配合 RTC 和独立看门狗的低速时钟，也可以正常工作。所以待机模式，相当于这个人直接下班回家睡觉了，没有指定的这几个事，它是不会轻易回来工作的。在省电程度上，待机模式评级为“极为省电”。

好，以上就是这 3 种低功耗模式的详细介绍以及它们之间的区别，相信大家对这几种模式已经有了大概的了解了吧，接下来我们对这里的一些细节问题再额外补充和总结一下。

1.5.1 模式选择

首先是模式选择的问题。刚才上面的表述，出现了很多寄存器的位。其中这些模式，又有一些更细的划分，比如睡眠模式有 SLEEP-NOW 和 SLEEP-ON-EXIT 的区别；停机模式有电压调节器开启和低功耗的区别。我们如何配置才能指定某个模式呢？那看这个图，就比较清晰了。

当然这些寄存器，实际上库函数已经帮我们封装好了，不用我们自己配置的。但是多了解一些，对我们理解程序还是有很大帮助的。

首先有一句：执行 WFI（Wait For Interrupt，等待中断）或者 WFE（Wait For Event，等待事件）指令后，STM32进入低功耗模式。就是说这两个指令是最终开启低功耗模式的触发条件，配置其他的寄存器，都要在这两个指令之前。

看一下这个图，首先，一旦 WFI 或者 WFE 执行了，芯片咋知道他要进入哪种低功耗模式呢？那它就会按照这个流程来判断。

首先看看 SLEEPDEEP 位是 1 还是 0，如果 SLEEPDEEP = 0，就是浅睡眠，对应的就是睡眠模式；如果 SLEEPDEEP = 1，表示要进入深度睡眠模式，对应的是停机或者待机模式，停机和待机，都可以叫做深度睡眠模式。在普通的睡眠模式下，还有个细分的功能，通过 SLEEPONEXIT 位来决定，这一位等于 0 时，无论程序在哪里调用 WFI/WFE，都会立刻进入睡眠；这一位等于 1 时，执行 WFI/WFE 之后，它会等待中断退出，等所有中断处理完成之后，再进入睡眠，这个可能考虑到中断还有一些紧急的任务，最好不要被睡眠打断了，所以先等等也无妨。当然这两种细分模式，我们一般可以不用管，只要我们不在中断函数里调用 WFI/WFE，那其实它们的效果是一样的；我们 WFI/WFE 可以放在主程序里，如果主程序执行到了，自然也代表中断处理完成了；如果你想在中断函数里调用 WFI/WFE，并且想中断结束后再睡眠，才需要考虑下面这个模式。

然后继续看，进入深度睡眠模式，它会继续判断 PDDS 这一位，如果 PDDS = 0，就进入的是停机模式；如果 PDDS = 1，就进入的是待机模式。在停机模式下，它会继续判断 LPDS 位，如果 LPDS = 0，就是停机模式且电压调节器开启；如果 LPDS = 1，就是停机模式且电压调节器低功耗，电压调节器低功耗的特性就是：更省电，但是唤醒延迟更高。

那这些，就是模式选择的一个判断流程。通过这个图，看的应该就比较清晰了。最后我们再分别总结一些这三种模式的一些特性。

1.5.2 睡眠模式

首先是睡眠模式。

• 执行完 WFI/WFE 指令后，STM32 进入睡眠模式，程序暂停运行，唤醒后程序从暂停的地方继续运行。

一般我们可以在主循环的最后，执行一下 WFI/WFE。主循环执行一遍，就睡眠；然后唤醒后，主循环又执行一遍，再睡眠；每唤醒一次，主循环执行一遍。

• SLEEPONEXIT 位决定 STM32 执行完 WFI 或 WFE 后，是立刻进入睡眠，还是等 STM32 从最低优先级的中断处理程序中退出时进入睡眠。

• 在睡眠模式下，所有的 I/O 引脚都保持它们在运行模式时的状态

比如，如果你在程序里进行点灯，灯点亮了，再进入睡眠，灯仍然是亮的，GPIO 引脚的高低电平在睡眠时是维持原样的。

• WFI指令进入睡眠模式，可被任意一个NVIC响应的中断唤醒
• WFE指令进入睡眠模式，可被唤醒事件唤醒

这个唤醒事件还是有些复杂的。可以看一下手册，在手册睡眠模式这一节，有对睡眠模式的唤醒事件描述，其中说了，唤醒事件可以通过下述方式产生。

1. 第一种，在外设控制寄存器中使能一个中断，而不在 NVIC 中使能；并且，还要在内核的系统控制寄存器中使能 SEVONPEND（Send Event On Pend）位，这样才能产生唤醒事件，并且唤醒后，要及时清除挂起位才行。
2. 第二种，就是配置 EXTI 为事件模式，这个直接配置即可。

所以看到，这个事件唤醒还是有点麻烦的，你要是觉得麻烦，直接使用中断唤醒的方式，也是可以的，还简单一些。这就是事件唤醒的一些描述。

那睡眠模式总结的一些知识点就这么多。

1.5.3 停止模式

接下来看停止模式。

• 执行完 WFI/WFE 指令后，STM32 进入停止模式，程序暂停运行，唤醒后程序从暂停的地方继续运行

和睡眠模式一样。因为睡眠模式和停止模式存储器和寄存器的内容都可以维持，所以唤醒后，程序可以直接在暂停的地方继续运行。

• 1.8V供电区域的所有时钟都被停止，PLL、HSI和HSE被禁止，SRAM和寄存器内容被保留下来。

这个刚才那个一览表介绍过。CPU 和外设的时钟都停止，但是没有断电，SRAM 和寄存器的数据还可以维持。

• 在停止模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态

这个和睡眠模式一样。GPIO 在进入睡眠或者停止模式时暂停，并且高低电平维持暂停前一刻的状态。

• 当一个中断或唤醒事件导致退出停止模式时，HSI被选为系统时钟

这一条是涉及编程的注意事项。我们的程序，默认在 SystemInit 函数里的配置，是使用的 HSE 外部高速时钟，通过 PLL 倍频，得到 72 MHz 主频；但是进入停止模式后，PLL 和 HSE 都停止了，而且在退出停止模式时，它并不会再自动帮我们开启 PLL 和 HSE，而是默认用 HSI 的 8 MHz，直接作为主频，所以如果你忽略了这个问题，那么就会出现一个现象，你程序刚上电，是 72 MHz 的主频，但是进入停止模式，再换醒之后，就变成了 8 MHz 的主频了，这是一个问题。所以我们一般在停止模式唤醒后，第一时间就是重新启动 HSE，配置主频为 72 MHz，这个操作也不麻烦，配置的函数它都帮我们写好了，我们只需要再调用一下 SystemInit 就行，这是这个问题。

• 当电压调节器处于低功耗模式下，系统从停止模式退出时，会有一段额外的启动延时

这个就是刚才电压调节器开启和低功耗模式的区别了。电压调节器低功耗，更省电，但是从停止模式退出时，会有一段额外的启动延时。

• WFI指令进入停止模式，可被任意一个EXTI中断唤醒
• WFE指令进入停止模式，可被任意一个EXTI事件唤醒

最后两条是 WFI 和 WFE 的区别。停止模式，只能通过 EXTI 唤醒。中断模式唤醒 WFI，事件模式唤醒 WFE。

那以上就是停止模式的相关知识点。

1.5.4 待机模式

最后，我们看一下待机模式。

• 执行完WFI/WFE指令后，STM32进入待机模式，唤醒后程序从头开始运行

这个和上面两个模式就有些区别了。待机模式下唤醒，程序是从头开始运行的，因为待机模式把内部大部分电路的电源直接断了，数据都丢失了。唤醒之后，程序也无法继续，只能从头开始。

• 整个1.8V供电区域被断电，PLL、HSI和HSE也被断电，SRAM和寄存器内容丢失，只有备份的寄存器和待机电路维持供电

能断的都断掉，不过备份寄存器和待机电路还是可以维持供电的。

在待机模式下，所有的I/O引脚变为高阻态（浮空输入）

对于输出来说，既不输出高电平，也不输出低电平，呈现高阻态。对于输入来说，不上拉也不下拉，呈现浮空输入状态。实际上 GPIO 在配置里没有高阻态这个配置，它其实就是浮空输入配置，浮空输入，对于输出而言，就是高阻态。所以说，如果你提前点了个灯，进入待机模式后，无论这个灯是高电平点亮还是低电平点亮，它都会熄灭，GPIO 对外不输出高低电平，也不流过电流。

• WKUP引脚的上升沿、RTC闹钟事件的上升沿、NRST引脚上外部复位、IWDG复位退出待机模式。

这 4 个是待机模式的唤醒条件，刚才也说过。

那这些，就是待机模式的一些描述。

到这里，我们这个知识点，就介绍完了。

1.6 数据手册和参考手册

最后，我们分别看一下数据手册和参考手册。

1.6.1 数据手册

首先看一下数据手册。刚才我们说了，睡眠模式是一般省电，停止模式是非常省电，待机模式是极为省电。说了这么多省电，到底有多省呢？我们看一下数据手册，用数据说话。在手册这里，5.3.5 供电电流特征，有介绍，这里测试条件比较多，表也比较多，另外耗电量在不同工作条件下都是不同的，做产品的话，具体值还是以实测为准，现在我们就大概看一下官方给的一些测试表，看一下各个模式的耗电范围。首先这个表是从 Flash 运行，正常运行模式下的供应电流，条件是外部时钟，使能所有外设和关闭所有外设，然后各个主频下的电流消耗，在右边，可以看到，耗电电流区间是几到几十，单位是 mA，最高是 50mA 左右，最低是 7mA 左右。上下对比，使能所有外设，比关闭所有外设更耗电，所以，为了省电，不需要的外设，我们可以把它的时钟关掉；另外，对于频率来说，降低主频，对于省电，也是很划算的，降低主频后，耗电电流，下降也很明显。所以，如果你需要设备连续运行，并且对于主频和性能没那么高要求的话，降低主频也是一个不错的选择，这就是这个表的数据。

然后下面这个，是从 RAM 运行的耗电数据。整体上来看，比上面这个表低一些，但是差别不大。然后下面这个图里，可以看出主频、温度和耗电的关系，主频和耗电大概上是一个正比的关系，72M，耗电 40mA 左右，频率降低一半，36M，耗电大概也降低一半，20mA 左右，36M 再降低一半，是 18M，可以看到这个相近的 16M，差不多电流也降低了一半，16M 再降低一半，8M，电流继续降低一半，所以主频越低，耗电越低，主频每降低一半，耗电大概就也降低一半，当然只是大概一半的关系，并不是严格对应的；然后再看温度，温度升高，耗电量也是升高的，当然影响并不是很大。这就是这个图可以看出来的特征。

接着继续，我们看睡眠模式，这是睡眠模式下的供应电流，它的耗电也是 mA 级别的，从几 mA 到几十 mA 不等。但是整体上来看，比正常运行的耗电是低一些的，比如正常运行的情况下，最大刚才看了是 50mA 左右；在睡眠模式下，这个最大电流，降低到了 30mA 左右，会省一些电，但是耗电也是 mA 级别的，只能算是一般省电。

之后继续，我们看下一个表，这是停机模式下的供应电流和待机模式下的供应电流，这些是测试条件，大家可以仔细看看。那看右边的数据呢？首先，这个电流的单位是 μA 级别，在停机模式下，3.3V 供电时耗电电流典型值是 14~24 μA，这个就非常省电了；在待机模式下，电流会进一步降低，典型值是 2~3 μA 左右，可以算是极为省电了。举个例子呢？为了方便计算，我近似取个值，假设正常运行电流是 30mA，停机模式电流是 30μA，待机模式是 3μA，那么对应一个 300mAh 的电池来说，正常运行能用 10 个小时，停机模式能用 1 万个小时，待机模式能用 10 万个小时，这个对比，差别就比较大了吧。所以如果你的产品使用了电池供电，低功耗模式，还是要考虑用一下的。

最后我们看到，备份区域的供应电流，也非常低，RTC 开启的情况下，也只需要 1.4 μA，所以备用电池接上一个，基本不用担心没电的。

那有关 STM32 各个状态下的电量消耗，我们就看到这里。剩下的一些表格和数据，大家可以自己再看看。

最后，我们还是照例，看一下参考手册。

1.6.2 参考手册

我们本节介绍的内容，位于参考手册第 4 节，电源控制 PWR。

看一下，首先是整体的电源框图，内部电源有哪些区域，通过哪些引脚供电，这个了解一下；下面有一些详细的解释，比如独立的 AD 转换器供电和参考电压，这些是 VDDA 和 VREF 相关引脚的介绍，100 脚和 144 脚封装有单独的 VREF，64 脚或更少的封装，没有 VREF，它们在芯片内部与 ADC 的电源相联；之后下面是电池备份区域的，这里有一些警告和建议，这个我们上一节讲 RTC 电路的时候说过。

当然这里还有一个注，写的是因为模拟开关只能通过少量的电流（3mA），在输出模式下使用 PC13~PC15 的 I/O 口功能是有限制的，速度必须限制在 2MHz 以下，最大负载为 30pF；而且这些 I/O 口绝对不能当作电流源，如驱动 LED。
它这里特意强调了，PC13~PC15 端口绝对不能驱动 LED。但有意思的是，我们这个最小系统板，它上面有两个 LED，一个是电源指示灯，另一个是接在 GPIO 口的测试灯，并且，这个接在 GPIO 口的测试灯，它就正好位于 PC13，所以说，我们这个最小系统板的电路设计，违背了这条注意事项。不过好在，这个贴片的小 LED，电流并不是很大，目前也没有什么问题。但是它要是真的导致 GPIO 损坏，你也不能怪它没提醒你，所以，我们在做产品之前，还是要仔细阅读手册，知道的越多，就越不容易犯错。

然后继续，下面是电压调节器，有 3 种模式，正常运转、低功耗和停止供电。再看下面，这是上电复位和掉电复位的介绍，这个图和功能，我们也讲过。下面是可编程电压监测器，大家可以看一下。

之后，就是低功耗模式的介绍了，低功耗一览表，总共有睡眠、停机、待机，三种模式。下面是一些省电建议，首先就是降低系统时钟，降频后，功耗会明显降低，刚才通过那个数据手册也看过；然后是外部时钟的控制，不需要的外设，我们可以把时钟给关掉，以减少功耗；另外，在睡眠之前，也可以关闭所有外设的时钟来省电，不过这样，睡眠模式下的外设，就干不了活了。

然后下面是睡眠模式，执行 WFI 或 WFE 进入睡眠，可以选择立刻睡眠，或者等中断结束后再睡眠；退出睡眠呢，在这里也有介绍，和我们介绍的一样。

接着是停止模式，如何进入，如何退出，以及一些注意事项，大家可以自己再看看。

然后是待机模式，这些介绍也可以再看看。

最后这里有个低功耗模式下的自动唤醒，这里的意思就是，使用 RTC 可以在停止模式或待机模式下定期唤醒芯片，也就是我们第四个示例代码演示的现象。

然后下面就是一些寄存器描述了。控制寄存器，里面是一些控制位，比如 BKP 位，取消后备区域写保护；PLS，选择 PVD 电平；PDDS，选择是停止模式还是待机模式；LPDS，选择停止模式下电压调节器是开始还是低功耗；这些位就是在这里定义的。

然后，控制/状态寄存器，里面是一些控制位和标志位。比如使能 WKUP 引脚和一些标志位。最后就是寄存器总表了，寄存器不多，总共就两个。

好，那到这里，本节 PWR 的知识点我们就介绍完了。我们下一小节，来学习低功耗模式的相关代码。