初识电源管理

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一、电源供电

器件的工作电压（VDD)要求介于1.8V到3.6V之间，嵌入式线性调压器用于提供内部1.2V数字电源。

当主电源VDD断电时，可通过VBAT电压为实时时钟(RTC)、RTC备份寄存器和备份SRAM(BKP SRAM)供电。

①备份域电路

包含LSE振荡器、RTC、备份寄存器及备份SRAM。电源开关自动切换VDD和VBAT供电。

②调压器电路

最主要的部分，调压器为备份域及待机电路以外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1.2V，因而使用调压器供电的这些电路区域被称为1.2V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，1.2V域全功率运行；在停止模式下1.2V域运行在低功耗状态， 1.2V区域的所有时钟都被关闭，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；在待机模式下，整个1.2V域都断电， 该区域的内核寄存器及SRAM内容都会丢失(备份区域的寄存器及SRAM不受影响)。

③ADC电路和参考电压

ADC工作电源使用VDDA引脚输入，使用VSSA作为独立的地连接，VREF引脚则作为ADC提供测量使用的参考电压。

二、电源监控器

2.1 上电复位（POR)/掉电复位（PDR)

本器件内部集成由POR/PDR电路，可以从1.8V开始正常工作。

当VDD/VDDA低于指定阈值VPOR/PDR 时，器件无需外部复位电路变回保持复位状态，防止因电压不足强行工作而带来严重的后果。

图：上电复位/掉电复位波形

见图，在刚开始电压低于VPOR时，STM32保持在上电复位状态（POR);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VPDR阈值，会进入掉电复位状态。

2.2 欠压复位（BOR）

上电期间，欠压复位（BOR）将使器件保持复位状态，直到电源电压达到指定的VBOR阈值。BOR默认为关闭，可以选择4个VBOR阈值。

POR与PDR的复位电压阈值是固定的，用户可以使用STM32的BOR功能来自行设定复位阈值。它可以编程控制电压检测工作在BOR欠压阈值等级中的阈值级别，通过修改“选项字节”中的BOR_LEV位即可控制阈值级别。

如上图所示，当电源电压（VDD)降至所选VBOR阈值以下时，将使器件复位。要禁止BOR功能，VDD必须高于VBOR0，以启动器件选项字节编程序列。

2.3 可编程电压检测器（PVD)

上述POR、PDR以及BOR功能都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。 除此之外，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。

PWR 电源控制/状态寄存器 (PWR_CSR)中提供了 PVDO 标志，用于指示 VDD 是大于还是

小于 PVD 阈值。该事件内部连接到 EXTI 线 16，如果通过 EXTI 寄存器使能，则可以产生中

断。当 VDD 降至 PVD 阈值以下以及/或者当 VDD 升至 PVD 阈值以上时，可以产生 PVD 输

出中断，具体取决于 EXTI 线 16 上升沿/下降沿的配置。该功能的用处之一就是可以在中断

服务程序中执行紧急关闭系统的任务。

三、低功耗

3.1 简介

降低集成电路的能量消耗。

对用电池供电的产品：

①更小的电池体积（降低了大小和成本）

②延长电池寿命

③电磁干扰更小，提高无线通信质量

④电源设计简单，无需过多考虑散热问题。

3.2 低功耗模式

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。

3.2.1 睡眠模式

仅关闭内核时钟，内核停止运行，但所有外设包括M4核心的外设如NVIC、系统时钟（SysTick)等仍在运行。有两种方式进入睡眠模式，他的进入方式决定了睡眠唤醒的方式，分别位WFI和WFE,即由等待“中断”唤醒和“事件”唤醒。

3.2.2 停止模式

关闭了其它所有的时钟，所有的外设都停止了工作，但由于其1.2V区域的部分电源没有关闭，还保留了内核的寄存器、内存信息，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，可选择内部Flash工作在正常模式或掉电模式。

3.2.3 待机模式

关闭所有时钟，还把1.2V区域的电源全关闭，所以从待机模式唤醒后，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。有四种唤醒方式：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。

综上所述：若备份域电源正常供电，备份域内的RTC都可以正常运行、备份域内的寄存器及备份域内的SRAM数据被保存，不受功耗模式影响。

四、电源管理相关的库函数及命令

4.1 进入停机模式

void PWR_EnterSTOPMode(uint32_t PWR_Regulator, uint8_t PWR_STOPEntry) {  uint32_t tmpreg = 0;  assert_param(IS_PWR_REGULATOR(PWR_Regulator));  assert_param(IS_PWR_STOP_ENTRY(PWR_STOPEntry));  tmpreg = PWR->CR;  tmpreg &= CR_DS_MASK;  tmpreg |= PWR_Regulator;  PWR->CR = tmpreg;  SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;  if(PWR_STOPEntry == PWR_STOPEntry_WFI) {      __WFI(); }  else {    __WFE(); }  SCB->SCR &= (uint32_t)~((uint32_t)SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk);   }

4.2 进入待机模式

void PWR_EnterSTANDBYMode(void) {  /* Clear Wakeup flag */  PWR->CR |= PWR_CR_CWUF;    /* Select STANDBY mode */  PWR->CR |= PWR_CR_PDDS;    /* Set SLEEPDEEP bit of Cortex System Control Register */  SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;   /* This option is used to ensure that store operations are completed */ #if defined ( __CC_ARM   )  __force_stores(); #endif  /* Request Wait For Interrupt */  __WFI(); }

4.3 获取标志位状态

①PWR_FLAG_WU: Wake Up flag 唤醒标志 ②PWR_FLAG_SB: StandBy flag 待命标志 ③PWR_FLAG_PVDO: PVD Output 电源电压检测器(PVD)输出标志

FlagStatus PWR_GetFlagStatus(uint32_t PWR_FLAG) { FlagStatus bitstatus = RESET;   /* Check the parameters */ assert_param(IS_PWR_GET_FLAG(PWR_FLAG));   if ((PWR->CSR & PWR_FLAG) != (uint32_t)RESET) {   bitstatus = SET; } else {   bitstatus = RESET; } /* Return the flag status */ return bitstatus; }

4.4 使能或失能唤醒引脚功能

void PWR_WakeUpPinCmd(FunctionalState NewState) { /* Check the parameters */   assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState)); ​ *(__IO uint32_t *) CSR_EWUP_BB = (uint32_t)NewState; }

4.5 将PWR外设寄存器初始化为默认复位值

void PWR_DeInit(void) { RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_PWR, DISABLE); }

4.6 使能或失能对RTC和备份寄存器的访问

void PWR_BackupAccessCmd(FunctionalState NewState) { /* Check the parameters */ assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));   *(__IO uint32_t *) CR_DBP_BB = (uint32_t)NewState; }

4.7 使能或失能电源电压检测器

void PWR_PVDCmd(FunctionalState NewState) { /* Check the parameters */ assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState)); ​ *(__IO uint32_t *) CR_PVDE_BB = (uint32_t)NewState; }

4.8 配置电源电压检测器(PVD)检测到的电压阈值

void PWR_PVDLevelConfig(uint32_t PWR_PVDLevel) {  uint32_t tmpreg = 0;    /* Check the parameters */  assert_param(IS_PWR_PVD_LEVEL(PWR_PVDLevel));    tmpreg = PWR->CR;    /* Clear PLS[7:5] bits */  tmpreg &= CR_PLS_MASK;    /* Set PLS[7:5] bits according to PWR_PVDLevel value */  tmpreg |= PWR_PVDLevel;    /* Store the new value */  PWR->CR = tmpreg; }

4.9清除标志

void PWR_ClearFlag(uint32_t PWR_FLAG) { /* Check the parameters */ assert_param(IS_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG));   #if defined (STM32F427_437xx) || defined (STM32F429_439xx) if (PWR_FLAG != PWR_FLAG_UDRDY) {   PWR->CR |= PWR_FLAG << 2; } else {   PWR->CSR |= PWR_FLAG_UDRDY; } #endif /* STM32F427_437xx || STM32F429_439xx */ ​ #if defined (STM32F40_41xxx) || defined (STM32F401xx) PWR->CR |= PWR_FLAG << 2; #endif /* STM32F40_41xxx */ }