AN4635_在STM32L0和STM32L4系列微控制器中使用LPUART使功耗最小.pdf_lpuart和uart有什么区别

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2016 年 6 月 DocID027290 Rev 1 [English Rev 3] 1/42

AN4635

应用笔记

在 STM32L0 和 STM32L4 系列微控制器中

使用 LPUART 使功耗最小

前言

STM32L0 和 STM32L4 系列微控制器具有复用的 UART 接口，这一设计令 MCU 仅需最小功

耗即可工作。

本文的目的是解释怎样充分利用低功耗 UART （LPUART）的优势，扩展上述产品的电池寿

命。

它显示了在实际示例中，等待通信设备的极低功耗。软件包 X-CUBE-LPUART 提供了在

第

6.1

节

和

第

6.2

节

中所述的用于执行测量的代码，可从 www.st.com 下载。

下列文件（也可在 www.st.com 获取）可作为参考：

• 应用笔记 AN4445：“STM32L0xx 超低功耗特性概述 ”

• 应用笔记 AN4621：“STM32L4xx 超低功耗特性概述 ”

• 应用笔记 AN4746：“ 优化 STM32L4xx 的功耗和性能 ”

• 参考手册 RM0351：“STM32L4x6 高级的基于 ARM

的 32 位 MCU”

• 参考手册 RM0376：“ 超低功耗 STM32L0x2 高级的基于 ARM

的 32 位 MCU”。

www.st.com

目录 AN4635

2/42 DocID027290 Rev 1 [English Rev 3]

1 定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 特性总结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1 L0 和 L4 系列比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1.1 时钟子系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1.2 电源管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2 与 USART 外设的比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3 工作模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.1 轮询模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.2 IT 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.3 DMA 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.4 组合模式举例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.4.1 带轮询的中断 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.4.2 DMA 和直接访问组合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4 其他注意事项 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4.1 从 SRAM 执行 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

4.2 GPIO 配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

4.3 时钟配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

4.3.1 时钟预分频器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.4 功率配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.4.1 使用 Stop 和 Sleep 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.4.2 运行时配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5 可靠性和通信质量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.1 噪声和频偏 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.2 丢字节 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

6 功耗比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

6.1 STM32L053 Nucleo 板测量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.1.1 Stop vs. Sleep 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.1.2 短时间 Sleep 模式和低功耗运行 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

DocID027290 Rev 1 [English Rev 3] 3/42

AN4635 目录

6.1.3 中断操作开销 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.1.4 在接收字节之间转至 Stop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6.1.5 不同的振荡器时钟速度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6.1.6 更改 AHB 分频比 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

6.1.7 不同的外设时钟设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

6.1.8 ULP 位设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

6.1.9 更高通信速率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

6.1.10 用 HSI，从 Stop 模式唤醒 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6.1.11 调压器设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

6.1.12 GPIO 上拉 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

6.2 STM32L476 Nucleo 板上的测量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

6.2.1 三种方法一览 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

6.2.2 低内核频率时的简单轮询模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

6.2.3 调压器设置的作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

6.2.4 空闲模式比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

6.2.5 对于更高速率使用 MSI PLL 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

6.2.6 使用两个振荡器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

7 示例项目 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

7.1 硬件设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

7.2 配置示例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

7.3 示例操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

8 结论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

9 版本历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

表格索引 AN4635

4/42 DocID027290 Rev 1 [English Rev 3]

表格索引

表 1. 缩略语列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

表 2. 特性比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

表 3. 时钟选项 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

表 4. 配置 - Stop vs. Sleep 模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

表 5. 配置 - Sleep 模式 vs. LPRUN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

表 6. 配置 - 中断操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

表 7. 配置 - 在接收数据期间使用 Stop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

表 8. 配置 - 内核时钟速度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

表 9. 配置 - AHB 分频 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

表 10. 配置 - 时钟分频 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

表 11. 配置 - ULP 位的效果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

表 12. 配置 - 更高通信速率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

表 13. 配置 - HSI vs. MSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

表 14. 配置 - 调压器设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

表 15. 配置 - GPIO 上拉 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

表 16. 配置 - 管理通信 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

表 17. 配置 - 轮询 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

表 18. 配置 - 调压器设置

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

表 19. 配置 - 空闲模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

表 20. 配置 - HSI 和 PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

表 21. 配置 - 对于 56700 波特速率使用 Stop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

表 22. 文档版本历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

表 23. 中文文档版本历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

DocID027290 Rev 1 [English Rev 3] 5/42

AN4635 图片索引

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图 1. 测试循环说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

图 2. Stop vs. Sleep 模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

图 3. Sleep 模式 vs. LPRUN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

图 4. 中断操作开销 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

图 5. 在接收数据期间使用 Stop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

图 6. 内核时钟速度比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

图 7. 降低振荡器速度与 AHB 分频对比 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

图 8. 三种不同的外设时钟分频设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

图 9. ULP 位的效果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

图 10. 工作于 57600 波特 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

图 11. HSI vs. MSI 在 4 MHz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

图 12. 调压器设置比较. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

图 13. GPIO 内部上拉 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

图 14. 管理通信的三种不同方法比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

图 15. 最低设置时的轮询通信 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

图 16. 调压器设置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

图 17. 空闲模式比较 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

图 18. HSI 和 PLL 电流消耗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

图 19. 对于 57600 波特速率使用 Stop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

剩余41页未读，继续阅读

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