STM32 低功耗模式：原理、配置与应用详解

# 1. STM32 低功耗模式概述**

STM32 微控制器提供了一系列低功耗模式，以延长电池供电设备的运行时间。这些模式通过降低时钟频率、禁用外设和进入深度睡眠状态来实现节能。通过仔细选择和配置低功耗模式，可以显著减少功耗，从而延长设备的续航时间。

# 2. 低功耗模式的原理

### 2.1 睡眠模式

睡眠模式是一种轻度功耗模式，它允许CPU进入低功耗状态，同时保持所有外设的时钟。在睡眠模式下，CPU会停止执行指令，但RAM和寄存器中的数据仍然保持不变。

#### 2.1.1 待机模式

待机模式是睡眠模式的最低功耗状态。在这种模式下，所有时钟都停止，包括CPU时钟和外设时钟。待机模式的功耗非常低，通常在微安（μA）范围内。

#### 2.1.2 停止模式

停止模式比待机模式功耗稍高，但它允许某些外设在CPU睡眠时继续运行。在停止模式下，CPU时钟停止，但外设时钟可以继续运行。停止模式的功耗通常在毫安（mA）范围内。

### 2.2 停止模式下的时钟管理

在停止模式下，时钟管理至关重要，因为它可以显著影响功耗。有两种主要时钟管理技术：时钟源选择和时钟门控。

#### 2.2.1 时钟源选择

在停止模式下，可以从内部时钟源（如内部RC振荡器）或外部时钟源（如晶体振荡器）中选择时钟源。内部时钟源的功耗较低，但精度较差。外部时钟源的精度较高，但功耗也较高。

#### 2.2.2 时钟门控

时钟门控是一种技术，它允许关闭不使用的外设的时钟。这可以显著降低功耗，因为外设时钟是功耗的主要来源之一。时钟门控可以通过设置外设的时钟门控寄存器来实现。

/* 关闭GPIOA时钟 */
RCC->AHB1ENR &= ~RCC_AHB1ENR_GPIOAEN;

上述代码关闭了GPIOA外设的时钟。

# 3. 低功耗模式的配置

### 3.1 寄存器配置

#### 3.1.1 控制寄存器

STM32 的低功耗模式配置主要通过控制寄存器进行。其中，最重要的控制寄存器是 **PWR_CR** 寄存器。该寄存器包含了控制睡眠模式和停止模式的位域。

// PWR_CR 寄存器定义
typedef struct
{
    uint32_t PDDS:1;     // 低功耗深度睡眠模式
    uint32_t LPDS:1;     // 低功耗睡眠模式
    uint32_t FPDS:1;     // 低功耗停止模式
    uint32_t CSBF:1;     // 清除待机标志
    uint32_t CWUF:1;     // 清除唤醒标志
    uint32_t PVDE:1;     // 电压检测使能
    uint32_t VOS:2;      // 电压调节选择
    uint32_t DBP:1;      // 调试模式下禁止备份域写保护
    uint32_t Reserved:24;
} PWR_CR_TypeDef;

**PDDS** 位控制低功耗深度睡眠模式。当该位为 1 时，MCU 进入深度睡眠模式，此时所有时钟都停止，包括 RTC 时钟。

**LPDS** 位控制低功耗睡眠模式。当该位为 1 时，MCU 进入睡眠模式，此时只有 RTC 时钟继续运行。

**FPDS** 位控制低功耗停止模式。当该位为 1 时，MCU 进入停止模式，此时所有时钟都停止，包括 RTC 时钟。

#### 3.1.2 时钟门控寄存器

除了控制寄存器外，STM32 还提供了时钟门控寄存器，用于控制外设时钟。通过关闭不需要的外设时钟，可以进一步降低功耗。

// RCC_AHB1EN