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STM32超低功耗之认识超低功耗

发布于 2021-04-03 15:41:30 浏览：1493 订阅该版

[tocm]

### 一. 为什么要用超低功耗

在接触到嵌入式的时候，首先就是熟悉各个时钟线。每次拿到一个新的 STM32 板子都会用 `CUBEMX` 去把时钟配置到支持的最高频率，当然在最高频率下运行会得到最强的性能。最强的性能带来的也就是最高的功耗，在某些场景下，只能使用电池供电，就对功耗要求比较高了，比如智能穿戴，安装在野外的设备，我们不是时刻都需要让 `MCU` 运行在最高频率，这个时候就需要通过 `MCU` 来控制整个产品的功耗。

本系列文章以 `STM32L4` 系列来讲解。L0 比 L4 少两种停机模式。 STM32L1 没有 LPUART 和 LPTIM。L5 太高端没有板子。

### 二. 认识低功耗

本文资料全部来源于 **ST** 提供的资料

##### 1. STM32L4 支持的最低功耗

参考手册：DS11449

![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/44f411dbcbf3b1b77160da35ee4df7743afccd4f.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doajEyMzk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

##### 2. STM32L4 支持低功耗模式

参考手册 ：RM0394

支持的低功耗模式：

- Sleep mode : 睡眠模式
- Low-power run mode  ：低功耗运行模式
- Low-power sleep mode  ：低功耗睡眠模式
- Stop 0, Stop 1 and Stop 2 modes  ：3 种停止模式
- Standby mode  ：待机模式
- Shutdown mode  ：停机模式

再加上运行模式，则 STM32L4 支持的运行模式就是：**9 种**

### 三. 不同低功耗的区别

参考手册：RM0394

先看官方手册的说明

![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/7a993888bc4414b8d8d75f2ed0684b21ddd086c3.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doajEyMzk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

这个表格非常详尽的说明了各种模式下的 **进入** 与 **唤醒** 方式，这里对几个不是经常看到的专业单词做以 **简单** 说明：

本解释尽可能的简介，难免存在解释不到位的情况，如需更详细的了解，请自行查阅资料。

不同低功耗模式下的对比，参考 DS11449

![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/a5d05b671d352e26750b81668f491eeb1e1e21a6.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doajEyMzk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)
![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/2a2a4af204e906d6f882811c419a9048ee96ddd3.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doajEyMzk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)
![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/d70eea025f0a39273fd484aedf0712d8fd1b6f8a.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doajEyMzk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)
不同的工作模式下，选择的电压调节器不一样也会导致功耗的不一样，这里以 **sleep** 模式来说明：
参考文档：RM0394

1. MR range 1 : 
   ![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/46eda5e5e7368a95c22c47915070d4f2e4c40ed5.png)
   MCU 核心的供电电压是 1.2V ，最高可运行到 80MHZ
2. MR range 2
   ![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/2b03a1bb486aceef0f8b600d90cd75b1b0f50355.png)
   MCU 核心的供电电压是 1.0 V ，最高可运行到 26MHZ,通过 PWR_CR1 寄存器来配置
3. SMPS range 2 High
   ![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/57a68c35f9538642a9f6d6f84b2f321f86a642f1.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doajEyMzk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)
   MCU 核心的供电电压高于是 1.08 V 
4. SMPS range 2 Low
   参考上图 ：MCU 核心的供电电压高于是 1.05 V

SMPS模式，就是指芯片支持外接SMPS（Switching Mode Power Supply，开关电源）的给内核供电的意思。即
目前只是部分芯片封装支持可以关闭内部LDO而外接SMPS给内核供电。
注意事项参考：AN4978.
![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/53e31dab717a3e169d07a193e82c9265c913fea3.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doajEyMzk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

各种运行模式的切换，参考 RM0394
![在这里插入图片描述](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220714/ac46abdff92864986dd5035ab6fcef42106eba72.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doajEyMzk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)
例如低功耗睡眠模式，唤醒之后不能立刻切换到，运行模式，唤醒之后运行在低功耗运行模式。所以低功耗睡眠模式 唤醒之后进入低功耗低功耗运行模式，然后再切换到运行模式。

### 四. 总结

1. 熟悉上面的资料对 STM32 超低功耗就有一个基本的认识。
2. 超低功耗是一个细活要一点一点扣，本文仅仅对 MCU 部分做了介绍
3. 超低功耗是一个软硬件结合的工作，软件的逻辑，硬件的供电都会导致功耗的差异
4. 本文有本人收集整理，如有错误欢迎指正。