【STM32笔记】HAL库低功耗模式配置（ADC唤醒无法使用、低功耗模式无法烧录解决方案）

【STM32笔记】低功耗模式配置及避坑汇总

一、低功耗模式简介

系统提供了多个低功耗模式，可在 CPU 不需要运行时（例如等待外部事件时）节省功耗。由用户根据应用选择具体的低功耗模式，以在低功耗、短启动时间和可用唤醒源之间寻求最佳平衡。

睡眠模式、停止模式及待机模式中，若备份域电源正常供电，备份域内的 RTC 都可以正常运行，备份域内的寄存器的数据会被保存，不受功耗模式影响。

从表中可以看到，这三种低功耗模式层层递进，运行的时钟或芯片功能越来越少，因而功耗越来越低。

模式	说明	进入方式	唤醒	对1.8V区域时钟的影响	对VDD区域时钟的影响	调压器
睡眠模式	内核停止，所有外设包括M3核心的外设，如NVIC、系统时钟(SysTick)等仍在运行	WFI、WFE命令（HAL库直接调用）	任意中断/事件	内核时钟关，对其他时钟和ADC时钟无影响	无	开
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停止模式	所有的时钟都已停止	配置PWR_CR寄存器的PDDS+LPDS位+SLEEPDEEP位+WFI或WFE命令	任意外部中断EXTI(在外部中断寄存器中设置)	关闭所有1.8V区域的时钟	HSI和HSE的振荡器关闭	开启或处于低功耗模式(依据电源控制寄存器的设定)
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待机模式	1.8V电源关闭	配置PWR_CR寄存器的PDDS+SLEEPDEEP位+WFI或WFE命令	WKUP、引脚的RTC闹钟事件、NRST引脚上的外部复位、IWDG复位	关闭所有1.8V区域的时钟	HSI和HSE的振荡器关闭	关
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L4及L4+的通用模式状态表可见手册

blog.csdn.net/weixin_53403301/article/details/129031935
【STM32笔记】低功耗模式下的RTC唤醒（非闹钟唤醒，而是采用RTC_WAKEUPTIMER）

blog.csdn.net/weixin_53403301/article/details/129055530
【STM32笔记】低功耗模式下GPIO省电配置避坑实验（闲置引脚配置为模拟输入其实更耗电）

blog.csdn.net/weixin_53403301/article/details/129060093
【STM32笔记】低功耗模式下GPIO、外设省电配置避坑

1.1 睡眠模式

在睡眠模式中，仅关闭了内核时钟，内核停止运行，但其片上外设，CM3 核心的外设全都还照常运行。有两种方式进入睡眠模式，它的进入方式决定了从睡眠唤醒的方式，分别是 WFI(wait for interrupt) 和 WFE(wait for event)，即由等待“中断”唤醒和由“事件”唤醒。

特性和说明：立即睡眠： 在执行 WFI 或 WFE 指令时立即进入睡眠模式。
退出时睡眠： 在退出优先级最低的中断服务程序后才进入睡眠模式。
进入方式： 内核寄存器的 SLEEPDEEP=0 ，然后调用 WFI 或 WFE 指令即可进入睡眠模式；SLEEPONEXIT=1 时，进入“退出时睡眠”模式。
唤醒方式： 如果是使用 WFI 指令睡眠的，则可使用任意中断唤醒；如果是使用 WFE 指令睡眠的，则由事件唤醒。
睡眠时： 关闭内核时钟，内核停止，而外设正常运行，在软件上表现为不再执行新的代码。这个状态会保留睡眠前的内核寄存器、内存的数据。
唤醒延迟： 无延迟。
唤醒后： 若由中断唤醒，先进入中断，退出中断服务程序后，接着执行 WFI 指令后的程序；若由事件唤醒，直接接着执行 WFE 后的程序。

唤醒后即可开始行动继续程序无需配置任何寄存器

睡眠模式和低功耗睡眠模式是两个模式由PWR_MAINREGULATOR_ON和PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON两个变量确定

要进入低功耗睡眠模式首先得进入低功耗运行模式
HAL_PWREx_EableLowPowerRunMode（）
且工作频率降低到2MHz以下

唤醒时睡眠模式直接唤醒

而低功耗睡眠模式唤醒后会进入到低功耗运行模式若想正常工作需用HAL_PWREx_DisableLowPowerRunMode（）退出

1.2 停止模式

在停止模式中，进一步关闭了其它所有的时钟，于是所有的外设都停止了工作，但由于其 1.8V 区域的部分电源没有关闭，还保留了内核的寄存器、内存的信息，所以从停止模式唤醒，并重新开启时钟后，还可以从上次停止处继续执行代码。停止模式可以由任意一个外部中断(EXTI)唤醒，在停止模式中可以选择电压调节器为开模式或低功耗模式。

特性和说明：调压器低功耗模式： 在停止模式下调压器可工作在正常模式或低功耗模式，可进一步降低功耗。
进入方式： 内核寄存器的 SLEEPDEEP=1，PWR_CR 寄存器中的 PDDS=0，然后调用 WFI 或 WFE 指令即可进入停止模式；PWR_CR 寄存器的 LPDS=0 时，调压器工作在正常模式，LPDS=1 时工作在低功耗模式。
唤醒方式： 如果是使用 WFI 指令睡眠的，可使用任意 EXTI 线的中断唤醒；如果是使用 WFE 指令睡眠的，可使用任意配置为事件模式的 EXTI 线事件唤醒。
停止时： 内核停止，片上外设也停止。这个状态会保留停止前的内核寄存器、内存的数据。
唤醒延迟： 基础延迟为 HSI 振荡器的启动时间，若调压器工作在低功耗模式，还需要加上调压器从低功耗切换至正常模式下的时间。
唤醒后： 若由中断唤醒，先进入中断，退出中断服务程序后，接着执行 WFI 指令后的程序；若由事件唤醒，直接接着执行 WFE 后的程序。唤醒后，STM32 会使用 HSI 作为系统时钟。

只能由外部中断唤醒唤醒后需要重新使能时钟（SystemClock_Config();）
建议将一条外部中断线专门作为唤醒中断，执行中断后进入回调进行时钟使能

停止模式0和1由PWR_MAINREGULATOR_ON和PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON两个变量确定

停止模式0和1可以被串口 I2C等设备唤醒（具体看手册）

停止模式2则在pwr_ex.c中进入

停止模式2 只能被特定器件（如LPUART等在内部与EXTI有链接的器件）唤醒

详情见后续关于STOP模式串口唤醒的文章

blog.csdn.net/weixin_53403301/article/details/129014963
【STM32笔记】HAL库低功耗STOP停止模式的串口唤醒（解决串口唤醒和回调无法一起使用的问题）

1.3 待机模式

翻译成shutdown更为合适
待机模式，它除了关闭所有的时钟，还把 1.8V 区域的电源也完全关闭了，也就是说，从待机模式唤醒后，由于没有之前代码的运行记录，只能对芯片复位，重新检测 boot 条件，从头开始执行程序。它有四种唤醒方式，分别是 WKUP(PA0)引脚的上升沿，RTC 闹钟事件，NRST 引脚的复位和 IWDG(独立看门狗)复位。

特性和说明：进入方式： 内核寄存器的 SLEEPDEEP=1，PWR_CR 寄存器中的 PDDS=1，PWR_CR 寄存器中的唤醒状态位 WUF=0，然后调用 WFI 或 WFE 指令即可进入待机模式。
唤醒方式： 通过 WKUP ，RTC 闹钟、唤醒、入侵、时间戳事件或 NRST 引脚外部复位及 IWDG 复位唤醒。
待机时： 内核停止，片上外设也停止；内核寄存器、内存的数据会丢失；除复位引脚、RTC_AF1 引脚及 WKUP 引脚，其它 I/O 口均工作在高阻态。
唤醒延迟： 芯片复位的时间。
唤醒后： 相当于芯片复位，在程序表现为从头开始执行代码。

代码实操

SYS配置：

选择Serial Wire模式可以在某些情况下进行调试如（SWD）

配置外部中断就不说了

进入低功耗模式的函数

引脚指定只对待机模式有效
HAL_PWR_EnableWakeUpPin(WakeUpPinPolarity);
该函数指定的引脚不受引脚其他的配置影响（比如已经被配成了复用）

__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); 可要可不要

/*!* @brief         进入低功耗模式     ** @param  [in]    mode_flag: 模式标志*                                0/大于4 不进入任何模式，1 进入睡眠，2 进入停止，3 进入待机，4 关机*                [in]    WakeUpPinPolarity: 待机模式下WKUP唤醒引脚极性配置，其他模式无用** @return               None*/
void Enter_Low_PWR(uint8_t mode_flag,uint32_t WakeUpPinPolarity)
{__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();switch(mode_flag){case 0:{printf("[INFO] 不进入低功耗模式\n");break;}case 1:{printf("[INFO] 进入睡眠模式\n");delay_ms(10);  //消抖__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);    HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON,PWR_SLEEPENTRY_WFI);break;}case 2:{printf("[INFO] 进入停止模式\n");delay_ms(10);  //消抖__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON,PWR_SLEEPENTRY_WFI);break;}case 3:{printf("[INFO] 三秒后进入待机模式\n");delay_ms(3000);printf("[INFO] 进入待机模式\n");HAL_PWR_EnableWakeUpPin(WakeUpPinPolarity);delay_ms(10);  //消抖__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();break;}case 4:{printf("[INFO] 三秒后进入关机模式\n");delay_ms(3000);printf("[INFO] 进入关机模式\n");HAL_PWR_EnableWakeUpPin(WakeUpPinPolarity);delay_ms(10);  //消抖__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);HAL_PWREx_EnterSHUTDOWNMode();break;}default:{printf("[INFO] 不进入低功耗模式\n");break;}}
}

外部中断回调（只对STOP模式有效果 SLEEP模式可以省略）：

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{switch(GPIO_Pin){case WAKE_UP_Pin:{__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();SystemClock_Config();}default:{          break;}}__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
}

ADC唤醒无法使用的解决方案

从STOP模式唤醒会导致L4系列等MCU的ADC无法使用
原因就是PLLSAI时钟被关闭了就算从头开始初始化也没用
所以只需要更换时钟源即可

低功耗模式无法烧录解决方案

在进入到待机模式后相当于强行死机了无法进行烧录只能手动复位后烧录
但在调试时将进入待机模式的函数放得太前则完全无法烧录这时候就需要从硬件方面解决

把烧写程序用的软件复位NREST引脚与硬件复位短接那么在烧写时复位引脚就会被拉低这样的话就算是shutdown模式也能正常烧写程序就不用像之前那样一直按复位卡时间点了

省电优化

在CubeMX里面有一项设置，就是把没有用到的引脚全部设置为省电（模拟输入）这样可以更省电

部分理论参考：
leung-manwah.blog.csdn.net/article/details/114675725