概述

PWR(Power Control)电源控制，PWR负责管理芯片内部的电源供电部分，可以实现可编程电压监测器和低功耗模式的功能

可编程电压监测器(PVD)可以监控VDD电源电压，当VDD下降到PVD阀值以下或上升到PVD阀值之上时，PVD会触发中断，用于执行紧急关闭任务

低功耗模式包括：

  • 睡眠模式(Sleep)
  • 停机模式(Stop)
  • 待机模式(Standby)

可在系统空闲时，降低功耗，延长设备使用时间

电源系统结构

电源的系统结构

  1. VDD(VDDA)：芯片的主电源（VDD）的典型工作电压范围是 1.65~5.5V。

    1. 芯片上电时，复位释放阈值主要由 BOR 电路决定，其典型复位释放电压是 1.65V。

    2. 芯片下电时，

      1. 如果使能了BOR ，下电复位阈值由BOR电路决定，可以由软件配置BORCR.BOR_PDRCFG 获得 4 个阈值档位，默认值为 1.8V。
      2. 如果没有使能 BOR，使能了 PDR，下电复位阈值由 PDR 电路决定，软件可以通过 PDRCR.CFG 配置 4 个档位，默认值 1.4V。

    3. 综上，芯片的 VDD 实际工作电压范围将由 BOR 和 PDR 电路配置共同决定。

      [!note]

      注意：在任何情况下不得同时关闭BOR 和PDR，这样在芯片掉电时可能由于没有产生正常的复位，而导致重新上电时芯片无法正常工作。

  2. VREFP:仅有少部分封装形式中有独立的 VREFP 引脚，VREFP 是 ADC 和 DAC 的基准电压输入，在 ADC工作时，会从 VREFP 引脚抽取几十到上百 uA 的电流。大部分封装中，VREFP 都是和 VDDA 封装在一起的。

  3. VBAT:部分型号支持 VBAT 电源引脚，可以在 VDD 主电源失电时，将 RTC 电路自动切换到 VBAT 供电。VBAT 引脚应连接合适的备份电源，通常是备份电池或者超级电容。如果不使用备份电源，则系统上应将 VBAT 和 VDD 短接。

    [!note]

    注意，当使用电源切换功能时，VBAT 工作范围是 1.5~4.2V，当不使用电源切换功能时，VBAT 应与 VDD 短接，此时 VBAT 可以承受 5.5V 供电。

  4. VDD15:VDD15 是芯片内核电源，由一个线性电源稳压器产生 1.5V 电源输出。所有的数字电路、Flash、SRAM和部分模拟电路工作在这个电源下。VDD15 引脚需要外挂 0.1~1uF 稳压电容。当主电源 VDD 跌落至 1.5V 以下时，稳压器输出将跟随 VDD 变化。

电源监控

电源监控即对某些电源电压(VDD/VDDA/VBAT)进行监控。POR/PDR监控器、PVD监控器、BOR监控器、AVD监控器、VBAT阈值、温度阈值

电源监控

  • POR/PDR(power on/down reset):上电/掉电复位
  • PVD(programmable voltage detector)):监控V~DD~电压
  • BOR(brown out reset):欠压复位
  • AVD(analog voltage detector)：监控V~DDA~电压
  • VBAT阈值(battery voltage thresholds)：监控V~BAT~电池电压
  • 温度阈值(temperature thresholds):监控结温

[!note]

不同芯片包括的电源监控功能不同

上电/掉电复位

当VDD或者VDDA电压过低时，内部电路会直接产生复位，让stm32复位，不能乱操作

在POR和PDR之间设置了一个40mV的迟滞电压，大于POR产生复位，小于PDR时保持复位，设置两个阈值的作用就是防止电压在某个阈值附近波动时，造成输出也来回抖动

上掉电复位

电压检测器

PVD阈值电压可以使用程序指定，可以自定义调节

PVD的输出信号可以去申请中断，这个中断申请是由外部中断实现的

电压检测器

低功耗

STM32具有运行、睡眠、停止和待机四种工作模式。

上电后默认是在运行模式，当内核不需要继续运行时，可以选择后面三种低功耗模式。

低功耗

睡眠模式

通过两个库函数进入睡眠模式：WFI和WFE，WFI和WFE是内核的指令

  • WFI：wait for interrupt 等待中断，当中断发生，醒来之后的第一件事就是处理中断
  • WFE: wait for event 等待事件，这个事件可以事外部中断配置为事件模式，也可以是使能了中断，但是没有配置NVIC，调用的WFE进入的睡眠模式，产生唤醒事件时会立即醒来，醒来之后一般不需要进入中断函数，直接从睡眠的地方继续运行

睡眠模式

停止模式

==只有外部中断才能唤醒，其他中断唤醒不了。==

当进入待机模式之后，将会关闭1.8v的时钟，也就是说CPU和外设均不可运行。定时器正在定时的会暂停，串口收发数据也会暂停，但是没有关闭电源，所以CPU和外设的寄存器数据都是维持原状的

停止模式

待机模式

只有几个指定的信号才能唤醒：

  1. WKUP引脚的上升沿
  2. RTC闹钟事件
  3. NRST引脚上的外部复位：也就是按下复位键也是可以唤醒的
  4. IWDG复位

由于这里的电源关了，所以CPU和外设中的寄存器数据都是不能保持的

待机模式

低功耗模式表

从上到下功耗越来越低，且越来越难唤醒

低功耗的启动方法就是关闭CPU时钟和关闭电源（电压调节器）

模式 进入 唤醒 对内核电路时钟 影响 对VDD区 域时钟的影 响 电压调节器
睡眠 (立即休眠或 退出时休眠) WFI 、WFE 任意中断 唤醒事件 CPU时钟关，对 其他时钟或模拟 时钟源无影响 无 开
停止 PDDS和LPDS位 +SLEEPDEEP位 +WFI或WFE 任意外部中断（在外 部中断寄存器中设置) 关闭所有内核电 路时钟 HS和HSE 定) 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 PWR_CR的设
待机 PDDS位 +SLEEPDEEP位 +WFI或WFE WKUP引脚的上升沿、 RTC闹钟(唤醒/入侵/ 时间戳)事件、NRST 引脚上的外部复位、 IWDG复位 ： ： 关

三种模式下的功耗

同等条件下(T=25°C,VDD=3.3V,系统时钟72MHz)

模式 主要影响 唤醒时间 供应电流(典型值)
正常模式 所有外设正常工作 0 51mA
睡眠模式 CPU时钟关闭 1.8us 29.5mA
停止模式 1.8V区域时钟关闭，电压调节器低功耗 5.4us 35uA
待机模式 1.8V区域时钟关闭，电压调节器关闭 50us 3.8uA

模式的选择

WFI和WFE是待机的触发条件，后面所有的寄存器配置都要在这两条指令之后。

执行WFI(Wait For Interrupt)或者WFE(Vait For Event)指令后，STM32进入低功耗模式。

模式选择

睡眠模式

  • 执行完WFI、WFE指令后，STM32进入睡眠模式，程序暂停运行，唤醒后程序从暂停的地方继续运行
  • SLEEPONEXIT位决定STM32执行完WFI或WFE后，是立刻进入睡眠，还是等STM32从最低优先级的中断处理程序中退出时进入睡眠
  • 在睡眠模式下，所有的/○引脚都保持它们在运行模式时的状态
  • WFI指令进入睡眠模式，可被任意一个NVIC响应的中断唤醒
  • WFE指令进入睡眠模式，可被唤醒事件唤醒

停止模式

  • 执行完WFI/WFE指令后，STM32进入停止模式，程序暂停运行，唤醒后程序从暂停的地方继续运行
  • 1.8V供电区域的所有时钟都被停止，PLL、HSI和HSE被禁止，SRAM和寄存器内容被保留下来
  • 在停止模式下，所有的/O引脚都保持它们在运行模式时的状态
  • 当一个中断或唤醒事件导致退出停止模式时，HS被选为系统时钟
  • 当电压调节器处于低功耗模式下，系统从停止模式退出时，会有一段额外的启动延时
  • WFI指令进入停止模式，可被任意一个EXTI中断唤醒
  • WFE指令进入停止模式，可被任意一个EXT事件唤醒

待机模式

  • 执行完WFI/WFE指令后，STM32进入待机模式，唤醒后程序从头开始运行

  • 整个1.8V供电区域被断电，PLL、HSI和HSE也被断电，SRAM和寄存器内容丢失，只有备份的寄存器和待机电路维持供电

  • 在待机模式下，所有的/O引脚变为高阻态（浮空输入）

  • WKUP引脚的上升沿、RTC闹钟事件的上升沿、NRST引脚上外部复位、IWDG复位退出待机模式

实验

修改主频

[!TIP]

注意，由于stm32处于低功耗的状态，所以下载的时候，需要先按住复位键，然后点击下载，松开复位键，这时候就能下载成功了

首先需要修改文件夹(包含时钟的c文件)的属性，从只读变为可读可写

修改主频

睡眠模式

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u8 rxData;

int main(void){
	serial_init();
	Led_Init();
	
	serial_printf("SYSCLK: %d\n",SystemCoreClock);
	while(1){
		if(serial_getRxFlag() == 1){
			rxData = serial_getRxData();
			serial_printf("receive the data: %x\n",rxData);
		}
		Led_On();        //如果设备不处于睡眠模式，将会led将会一闪一闪，否则led就灭
		Delay_s(1);
		Led_Off();
		Delay_s(1);
		__WFI();        //实际上是一条汇编指令，睡眠模式只需要使用这一个代码即可
	}

}

停止模式

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int main(void){
	serial_init();
	redRation_Init();
	Led_Init();
	
	Led_Off();
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);        //开启PWR时钟
	
	while(1){
		Led_On();
		Delay_s(1);
		Led_Off();
		Delay_s(1);
		PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_ON,PWR_STOPEntry_WFI);        //使用WFI模式进入停止模式，这个函数将会将所有的寄存器都配置好
		SystemInit();        //由于从停止模式唤醒之后，系统将会启动HSI内部时钟，所以当唤醒时，我们需要调用该函数重新配置系统时钟
	}

}

待机模式

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int main(void){
	serial_init();
	myrtc_init();
	
	u32 alarm = RTC_GetCounter() + 10;
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR,ENABLE);	//开启PWR时钟
	RTC_SetAlarm(alarm);	//设置闹钟值
	serial_printf("the alarm is %d\n",alarm);
	
	while(1){
		serial_printf("the counter is %d\n",RTC_GetCounter());	//获取实时时钟计数值
		serial_printf("the alrf is %d\n",RTC_GetFlagStatus(RTC_FLAG_ALR));	//获取闹钟产生的信号
		PWR_EnterSTANDBYMode();	//进入待机模式
	}

}