STM32 电源管理技术：延长系统续航时间，让嵌入式设备持久在线

# 1. STM32 电源管理概述**

STM32微控制器以其卓越的性能和低功耗特性而闻名。STM32电源管理技术是延长系统续航时间，让嵌入式设备持久在线的关键。本章将概述STM32电源管理的基本概念，包括电源模式、外设和实践。

# 2. STM32 电源管理模式

### 2.1 主动模式

主动模式是 STM32 微控制器处于正常工作状态的模式。在此模式下，所有外设和功能都处于活动状态，CPU 以全速运行。主动模式的功耗最高，但它也是性能最高的模式。

### 2.2 睡眠模式

睡眠模式是一种低功耗模式，其中 CPU 处于休眠状态，但外设仍处于活动状态。在此模式下，功耗比主动模式低，但仍然高于低功耗模式。睡眠模式适用于需要保持外设活动但不需要 CPU 运行的应用，例如数据采集或通信。

### 2.3 低功耗模式

低功耗模式是一种更低功耗的模式，其中 CPU 和大多数外设都处于休眠状态。在此模式下，功耗比睡眠模式低，但外设的可用性也更低。低功耗模式适用于需要最大程度降低功耗的应用，例如电池供电设备或传感器节点。

### 2.4 停止模式

停止模式是最低功耗的模式，其中 CPU 和所有外设都处于休眠状态。在此模式下，功耗最低，但外设的可用性也最低。停止模式适用于需要最大程度降低功耗且不需要任何外设活动的应用，例如长期存储数据或休眠。

**表格 2.1：STM32 电源管理模式比较**

| 模式 | 功耗 | CPU 状态 | 外设状态 |
|---|---|---|---|
| 主动模式 | 最高 | 运行 | 活动 |
| 睡眠模式 | 中等 | 休眠 | 活动 |
| 低功耗模式 | 低 | 休眠 | 休眠（部分活动） |
| 停止模式 | 最低 | 休眠 | 休眠 |

**代码块 2.1：设置 STM32 进入睡眠模式**

void enter_sleep_mode(void)
{
    // 进入睡眠模式
    __WFI();
}

**逻辑分析：**

* `__WFI()` 指令将 CPU 置于休眠状态，进入睡眠模式。

**参数说明：**

* 无

**代码块 2.2：设置 STM32 进入低功耗模式**

void enter_low_power_mode(void)
{
    // 设置低功耗模式
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
    PWR->CR |= PWR_CR_LPSDSR;
}

**逻辑分析：**

* 首先，启用电源控制器（PWR）时钟。
* 然后，设置低功耗深度睡眠模式（LPSDSR）位，将 STM32 置于低功耗模式。

**参数说明：**

* 无

**代码块 2.3：设置 STM32 进入停止模式**

void enter_stop_mode(void)
{
    // 进入停止模式
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_PWREN;
    PWR->CR |= PWR_CR_PDDS;
}

**逻辑分析：**

* 首先，启用电源控制器（PWR）时钟。
* 然后，设置电源下断模式（PDDS）位，将 STM32 置于停止模式。

**参数说明：**

* 无

**流程图 2.1：STM32 电源管理模式转换**

graph LR
    subgraph 主动模式
        主动模式 --> 睡眠模式
        主动模式 --> 低功耗模式
        主动模式 --> 停止模式
    end
    subgraph 睡眠模式
        睡眠模式 --> 主动模式
        睡眠模式 --> 低功耗模式
        睡眠模式 --> 停止模式
    end
    subgraph 低功耗模式
        低功耗模式 --> 主动模式
        低功耗模式 --> 睡眠模式
        低功耗模式 --> 停止模式
    end
    subgraph 停止模式
        停止模式 --> 主动模式
        停止模式 --> 睡眠模式
        停止模式 --> 低功耗模式
    end

# 3. STM32 电源管理外设

STM32 微控制器集成了丰富的电源管理外设，为系统提供高效的电源管理功能。这些外设包括电压调节器、电源监控器和时钟管理单元，共同协作以优化系统功耗和延长电池续航时间。

### 3.1 电压调节器

STM32 微控制器集成了多个电压调节器，用于为系统不同模块提供稳定的电压。这些调节器通常支持多个输出电压，允许灵活配置以满足不同外设的供电需求。

#### 3.1.1 线性稳压器

线性稳压器（LDO）是一种常用的电压调节器，它通过线性调节来提供稳定的输出电压。LDO 的优势在于低噪声、快速瞬态响应和高效率。

// STM32F4xx 系列 LDO 配置示例
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Pe