注： 本文是学习野火的指南针开发板过程的学习笔记，可能有误，详细请看B站野火官方配套视频教程（这个教程真的讲的很详细，请给官方三连吧）

在响应绿色发展的同时，在很多应用场合中都对电子设备的功耗要求非常苛刻，如某些传感器信息采集设备，仅靠小型的电池提供电源，要求工作长达数年之久，且期间不需要任何维护；由于智慧穿戴设备的小型化要求，电池体积不能太大导致容量也比较小，所以也很有必要从控制功耗入手，提高设备的续行时间。

 01 STM32的电源管理简介

STM32有专门的电源管理外设监控电源并管理设备的运行模式，确保系统正常运行，并尽量降低器件的功耗。

电源监控器：

STM32芯片主要通过引脚VDD从外部获取电源，在它的内部具有电源监控器用于检测VDD的电压，以实现复位功能及掉电紧急处理功能，保证系统可靠地运行。

1. 上电复位与掉电复位(POR与PDR)

POR、PDR功能是使用其电压阈值与外部供电电压VDD比较，当低于工作阈值时，会直接进入复位状态，这可防止电压不足导致的误操作

当检测到VDD的电压低于阈值VPOR及VPDR时（无需外部电路辅助）STM32芯片会自动保持在复位状态，防止因电压不足强行工作而带来严重的后果。在刚开始电压低于VPOR时(约1.92V)，STM32保持在上电复位状态(POR，Power On Reset)，当VDD电压持续上升至大于VPOR时，芯片开始正常运行，而在芯片正常运行的时候，当检测到VDD电压下降至低于VPDR阈值(约1.88V)，会进入掉电复位状态(PDR，Power Down Reset)。

2.可编程电压检测器PVD

STM32还提供了可编程电压检测器PVD，它也是实时检测VDD的电压

当检测到电压低于编程的VPVD阈值时，会向内核产生一个PVD中断(EXTI16线中断)以使内核在复位前进行紧急处理。该电压阈值可通过电源控制寄存器PWR_CSR设置。

使用PVD可配置8个等级，如下表。其中的上升沿和下降沿分别表示类似前面图中的VDD电压上升过程及下降过程的阈值：

 STM32的电源系统：

为了方便进行电源管理，STM32把它的外设、内核等模块跟据功能划分了供电区域，其内部电源区域划分如图：

  STM32的电源系统主要分为备份域电路、内核电路以及ADC电路三部分，介绍如下：

• ADC电源及参考电压（VDDA供电区域）：
  为了提高转换精度，STM32的ADC配有独立的电源接口，方便进行单独的滤波。ADC的工作电源使用VDDA引脚输入，使用VSSA作为独立的地连接，VREF引脚则为ADC提供测量使用的参考电压。
• 调压器供电电路（ V DD /1.8V 供电区域）：
  在 STM32 的电源系统中调压器供电的电路是最主要的部分，调压器为备份域及待机电路的所有数字电路供电，其中包括内核、数字外设以及 RAM ，调压器的输出电压约为 1.8V ，因而使用调压器供电的这些电路区域被称为 1.8V 域。

调压器可以运行在“运行模式”、“停止模式”以及“待机模式”。在运行模式下，1.8域全功率运行；在停止模式下 1.8V 域运行在低功耗状态，1.8V 区域的所有时钟都关闭，相应的外设都停止了工作，但它会保留内核寄存器以及 SRAM 的内容；在机模式下，整个 1.8V 域都断电，该区域的内核寄存器及 SRAM 内容都会丢失 (备区域的寄存器不受影响)。

• 备份域电路（后备供电区域）：     
  STM32的LSE振荡器、RTC及备份寄存器这些器件被包含进备份域电路中，这部分的电路可以通过STM32的VBAT引脚获取供电电源，在实际应用中一般会使用3V的钮扣电池对该引脚供电。

 在图中后备供电区域的左侧有一个电源开关结构，它的功能类似下图的双二极管，在它的“1”处连接了VBAT电源，“2”处连接了VDD主电源(一般为3.3V)，右侧“3”处引出到备份域电路中。当VDD主电源存在时，由于VDD电压较高，备份域电路通过VDD供电，节省钮扣电池的电源，仅当VDD掉电时，备份域电路由钮扣电池通过VBAT供电，保证电路能持续运行，从而可利用它保留关键数据。

02 STM32的功耗模式 

按功耗由高到低排列，STM32具有运行、睡眠、停止和待机四种工作模式。上电复位后STM32处于运行状态时，当内核不需要继续运行，就可以选择进入后面的三种低功耗模式降低功耗，这三种模式中，电源消耗不同、唤醒时间不同、唤醒源不同，用户需要根据应用需求，选择最佳的低功耗模式。

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。

 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。睡眠模式的各种特性见下表：

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。停止模式的各种特性见下表：

3.待机模式

 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。

在以上讲解的睡眠模式、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。 

03电源管理相关的库函数及命令

STM32标准库对电源管理提供了完善的函数及命令，使用它们可以方便地进行控制。

配置PVD监控功能

PVD可监控VDD的电压，当它低于阈值时可产生PVD中断以让系统进行紧急处理，这个阈值可以直接使用库函数PWR_PVDLevelConfig配置成前面阈值表中说明的阈值等级。

进入睡眠——WFI与WFE命令

在前面可了解到进入各种低功耗模式时都需要调用WFI或WFE命令，它们实质上都是内核指令，在库文件core_cm3.h中把这些指令封装成了函数：

对于这两个指令，应用时只需要知道，调用它们都能进入低功耗模式，需要使用函数的格式“__WFI();”和“__WFE();”来调用(因为__wfi及__wfe是编译器内置的函数，函数内部使用调用了相应的汇编指令)。

进入停止模式

直接调用WFI和WFE指令可以进入睡眠模式，而进入停止模式则还需要在调用指令前设置一些寄存器位，STM32标准库把这部分的操作封装到PWR_EnterSTOPMode函数中了，它的定义如下：

1 /**
2 * @brief 进入停止模式
3 *
4 * @note 在停止模式下所有 I/O 的会保持在停止前的状态
5 * @note 从停止模式唤醒后，会使用 HSI 作为时钟源
6 * @note 调压器若工作在低功耗模式，可减少功耗，但唤醒时会增加延迟
7 * @param PWR_Regulator: 设置停止模式时调压器的工作模式
8 * @arg PWR_MainRegulator_ON: 调压器正常运行
9 * @arg PWR_Regulator_LowPower: 调压器低功耗运行
10 * @param PWR_STOPEntry: 设置使用 WFI 还是 WFE 进入停止模式
11 * @arg PWR_STOPEntry_WFI: WFI 进入停止模式
12 * @arg PWR_STOPEntry_WFE: WFE 进入停止模式13 * @retval None
14 */
15 void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry)
16 {
17 uint32_t tmpreg = 0;
18 /* 检查参数 */
19 assert_param(IS_PWR_REGULATOR(PWR_Regulator));
20 assert_param(IS_PWR_STOP_ENTRY(PWR_STOPEntry));
21
22 /* 设置调压器的模式 ------------*/
23 tmpreg = PWR->CR;
24 /* 清除 PDDS 及 LPDS 位 */
25 tmpreg &= CR_DS_MASK;
26 /* 根据 PWR_Regulator 的值 (调压器工作模式) 配置 LPDS,MRLVDS 及 LPLVDS 位 */
27 tmpreg |= PWR_Regulator;
28 /* 写入参数值到寄存器 */
29 PWR->CR = tmpreg;
30 /* 设置内核寄存器的 SLEEPDEEP 位 */
31 SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP;
32
33 /* 设置进入停止模式的方式-----------------*/
34 if (PWR_STOPEntry == PWR_STOPEntry_WFI) {
35 /* 需要中断唤醒 */
36 __WFI();
37 } else {
38 /* 需要事件唤醒 */
39 __WFE();
40 }
41
42 /* 以下的程序是当重新唤醒时才执行的，清除 SLEEPDEEP 位的状态 */
43 SCB->SCR &= (uint32_t)~((uint32_t)SCB_SCR_SLEEPDEEP);
44 }

        这个函数有两个输入参数，分别用于控制调压器的模式及选择使用WFI或WFE停止，代码中先是根据调压器的模式配置PWR_CR寄存器，再把内核寄存器的SLEEPDEEP位置1，这样再调用WFI或WFE命令时，STM32就不是睡眠，而是进入停止模式了。函数结尾处的语句用于复位SLEEPDEEP位的状态，由于它是在WFI及WFE指令之后的，所以这部分代码是在STM32被唤醒的时候才会执行。     

        要注意的是进入停止模式后，STM32的所有I/O都保持在停止前的状态，而当它被唤醒时，STM32使用HSI作为系统时钟(8MHz)运行，由于系统时钟会影响很多外设的工作状态，所以一般我们在唤醒后会重新开启HSE，把系统时钟设置回原来的状态。

进入待机模式

STM32标准库也提供了控制进入待机模式的函数，其定义如下：

1 /**
2 * @brief 进入待机模式
3 * @note 待机模式时，除以下引脚，其余引脚都在高阻态:
4 * -复位引脚
5 * - RTC_AF1 引脚 (PC13) (需要使能侵入检测、时间戳事件或 RTC 闹钟事件)
6 * - RTC_AF2 引脚 (PI8) (需要使能侵入检测或时间戳事件)
7 * - WKUP 引脚 (PA0) (需要使能 WKUP 唤醒功能)
8 * @note 在调用本函数前还需要清除 WUF 寄存器位
9 * @param None
10 * @retval None
11 */
12 void PWR_EnterSTANDBYMode(void)
13 {
14 /* 清除 Wake-up 标志 */
15 PWR->CR |= PWR_CR_CWUF;
16 /* 选择待机模式 */
17 PWR->CR |= PWR_CR_PDDS;
18 /* 设置内核寄存器的 SLEEPDEEP 位 */
19 SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP;
20 /* 存储操作完毕时才能进入待机模式，使用以下语句确保存储操作执行完毕 */
21 #if defined ( __CC_ARM )
22 __force_stores();
23 #endif
24 /* 等待中断唤醒 */
25 __WFI();
26 }

该函数中先配置了PDDS寄存器位及SLEEPDEEP寄存器位，接着调用__force_stores函数确保存储操作完毕后再调用WFI指令，从而进入待机模式。这里值得注意的是，待机模式也可以使用WFE指令进入的，如果您有需要可以自行修改。     在进入待机模式后，除了被使能了的用于唤醒的I/O，其余I/O都进入高阻态，而从待机模式唤醒后，相当于复位STM32芯片，程序重新从头开始执行。

 04电源管理实验

PWR—睡眠模式（如何控制 STM32 进入低功耗睡眠模式。）

程序设计：

int main（）
{(1) 初始化用于唤醒的中断按键；
…………………………………………………………………… 
while(1){	/*********执行任务***************************/printf("\r\n STM32正常运行，亮绿灯\r\n");LED_GREEN;	Delay(0x3FFFFF);
(2) 进入睡眠状态；/*****任务执行完毕，进入睡眠降低功耗***********/printf("\r\n 进入睡眠模式，按KEY1或KEY2按键可唤醒\r\n");//使用红灯指示，进入睡眠状态LED_RED;//进入睡眠模式__WFI();	//WFI指令进入睡眠(3) 使用按键中断唤醒芯片；//由于 WFI 睡眠模式可以使用任意中断唤醒，所以我们可以使用按键中断唤醒。//等待中断唤醒  K1或K2按键中断	/***被唤醒，亮蓝灯指示***/LED_BLUE;	Delay(0x1FFFFF);		printf("\r\n 已退出睡眠模式\r\n");//继续执行while循环}
}
/*按键中断部分*/
void KEY1_IRQHandler(void)
{//确保是否产生了EXTI Line中断if(EXTI_GetITStatus(KEY1_INT_EXTI_LINE) != RESET) {LED_BLUE;		printf("\r\n KEY1 按键中断唤醒 \r\n");    EXTI_ClearITPendingBit(KEY1_INT_EXTI_LINE);     }  
}void KEY2_IRQHandler(void)
{//确保是否产生了EXTI Line中断if(EXTI_GetITStatus(KEY2_INT_EXTI_LINE) != RESET) {LED_BLUE;printf("\r\n KEY2 按键中断唤醒 \r\n");   //清除中断标志位EXTI_ClearITPendingBit(KEY2_INT_EXTI_LINE);     }  
}

注意 : 当系统处于睡眠模式低功耗状态时 ( 包括后面讲解的停止模式及待机模式 ) ，使用 DAP下载器是无法给芯片下载程序的，所以下载程序时要先把系统唤醒。或者使用如下方法：按着板子的复位按键，使系统处于复位状态，然后点击电脑端的下载按钮下载程序，这时再释放复位按键，就能正常给板子下载程序了。

PWR—停止模式实验（解如何进入停止模式及唤醒后的状态恢复。）

/*** @brief  停机唤醒后配置系统时钟:
这个函数主要是调用了各种 RCC 相关的库函数，
开启了 HSE 时钟、使能 PLL 并且选择 PLL 作
为时钟源，从而恢复停止前的时钟状态。* @param  None* @retval None*/
static void SYSCLKConfig_STOP(void)
{/* After wake-up from STOP reconfigure the system clock *//* 使能 HSE */RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);/* 等待 HSE 准备就绪 */while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET){}/* 使能 PLL */ RCC_PLLCmd(ENABLE);/* 等待 PLL 准备就绪 */while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET){}/* 选择PLL作为系统时钟源 */RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);/* 等待PLL被选择为系统时钟源 */while (RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08){}
}

main函数部分

/* 进入停止模式，设置电压调节器为低功耗模式，等待中断唤醒 */PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower,PWR_STOPEntry_WFI);	

void KEY_IRQHandler(void)
{//确保是否产生了EXTI Line中断if(EXTI_GetITStatus(KEY2_INT_EXTI_LINE) != RESET) {LED_BLUE;//由于停止唤醒后使用的是HSI时钟，与原来使用的HSE时钟时的频率不一致，会影响波特率，若此处直接printf会乱码//printf("\r\n KEY2 按键中断唤醒 \r\n");   //清除中断标志位EXTI_ClearITPendingBit(KEY2_INT_EXTI_LINE);     }  
}

	RCC_ClocksTypeDef clock_status_wakeup,clock_status_config;uint8_t clock_source_wakeup,clock_source_config; 

//获取刚被唤醒时的时钟状态	//时钟源clock_source_wakeup = RCC_GetSYSCLKSource ();//时钟频率RCC_GetClocksFreq(&clock_status_wakeup);//从停止模式下被唤醒后使用的是HSI时钟，此处重启HSE时钟,使用PLLCLKSYSCLKConfig_STOP();//获取重新配置后的时钟状态	//时钟源clock_source_config = RCC_GetSYSCLKSource ();//时钟频率RCC_GetClocksFreq(&clock_status_config);

//因为刚唤醒的时候使用的是HSI时钟，会影响串口波特率，输出不对，所以在重新配置时钟源后才使用串口输出。printf("\r\n重新配置后的时钟状态：\r\n");printf(" SYSCLK频率:%d,\r\n HCLK频率:%d,\r\n PCLK1频率:%d,\r\n PCLK2频率:%d,\r\n 时钟源:%d (0表示HSI，8表示PLLCLK)\n", clock_status_config.SYSCLK_Frequency, clock_status_config.HCLK_Frequency, clock_status_config.PCLK1_Frequency, clock_status_config.PCLK2_Frequency, clock_source_config);printf("\r\n刚唤醒的时钟状态：\r\n");	printf(" SYSCLK频率:%d,\r\n HCLK频率:%d,\r\n PCLK1频率:%d,\r\n PCLK2频率:%d,\r\n 时钟源:%d (0表示HSI，8表示PLLCLK)\n", clock_status_wakeup.SYSCLK_Frequency, clock_status_wakeup.HCLK_Frequency, clock_status_wakeup.PCLK1_Frequency, clock_status_wakeup.PCLK2_Frequency, clock_source_wakeup);

	/* 使能电源管理单元的时钟,必须要使能时钟才能进入待机模式 */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR , ENABLE);

int main(void)
{	/* 使能电源管理单元的时钟,必须要使能时钟才能进入待机模式 */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR , ENABLE);//检测复位来源if(PWR_GetFlagStatus(PWR_FLAG_WU) == SET){LED_BLUE;printf("\r\n 待机唤醒复位 \r\n");}else{LED_GREEN;printf("\r\n 非待机唤醒复位 \r\n");}while(1){}
}

	/*清除WU状态位*/PWR_ClearFlag (PWR_FLAG_WU);/* 使能WKUP引脚的唤醒功能 ，使能PA0*/PWR_WakeUpPinCmd (ENABLE);/* 进入待机模式 */PWR_EnterSTANDBYMode();

整个电源供电系统主要分为以下五部分：

• (1) 6-12V 的 DC 电源供电系统，这部分使用 DC 电源接口引入 6-12V 的电源，经过 RT7272 进行电压转换成 5V 电源，再与第二部分的“5V_USB”电源线连接在一起。
• (2) 第二部分使用 USB 接口，使用 USB 线从外部引入 5V 电源，引入的电源经过电源开关及保险丝连接到“5V”电源线。

/*** @brief  配置PVD.* @param  None* @retval None*/
void PVD_Config(void)
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;/*使能 PWR 时钟 */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);/* 使能 PVD 中断 */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = PVD_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* 配置 EXTI16线(PVD 输出) 来产生上升下降沿中断*/EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line16);EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line16;EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling;EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);/* 配置PVD级别PWR_PVDLevel_2V6 (PVD检测电压的阈值为2.6V，VDD电压低于2.6V时产生PVD中断) *//*具体级别根据自己的实际应用要求配置*/PWR_PVDLevelConfig(PWR_PVDLevel_2V6);/* 使能PVD输出 */PWR_PVDCmd(ENABLE);
}

	/*** @brief  PVD中断请求* @param  None* @retval None*/
void PVD_IRQHandler(void)
{/*检测是否产生了PVD警告信号*/if(PWR_GetFlagStatus (PWR_FLAG_PVDO)==SET)			{/* 亮红灯，实际应用中应进入紧急状态处理 */LED_RED; }/* 清除中断信号*/EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line16);}

​int main(void)
{	LED_GPIO_Config();	//亮绿灯，表示正常运行LED_GREEN; //配置PVD，当电压过低时，会进入中断服务函数，亮红灯PVD_Config();while(1){			/*正常运行的程序*/}
}