嵌入式芯片中的 低功耗模式 内容细讲
电源域与运行级别概述
电源域（Power Domain）
核心域（Core Domain）：包括 CPU 核心和关键架构模块（如 NVIC、CPU 内核寄存器）。
外设域（Peripheral Domain）：各类外设时钟和寄存器。
SRAM/Flash 域：程序存储与数据存储，部分模式下可保留或断电。
供应电压调节器（Regulator）：主 LDO 或 BUCK，用于内核和外设不同电压需求。
运行级别（Run Level）
Run：所有时钟开启，最高性能，最高功耗。
Low‑Power Run（部分系列支持）：降低核心电压或限制最大时钟以节省功耗。
Sleep：关闭 CPU 时钟，仅保留总线与外设时钟。
Stop：关闭主振荡器和部分总线时钟，保留低速时钟或 LSE/LSE，核心停止，SRAM 保持。
Standby：关闭大部分电源域，仅保留极少唤醒源，SRAM 和寄存器一般不保留。
Shutdown（部分高端系列）：几乎全域断电，仅保留最少唤醒逻辑。
电源控制（PWR）简介
① VDDA 供电区域（ADC/模拟供电）
特点：
VDDA/VSSA 是模拟电源/地，为 ADC、DAC、比较器等模拟模块供电。
VREF+ 为 ADC 提供参考电压（通常连接 VDDA 或外部高精度参考）。
必须和 VDD 同时供电，否则 ADC/DAC 模块可能无法正常工作。
② VDD / 1.8V 数字供电区域（调节器核心）
构成与功能：
VDD/VSS：主供电，给 GPIO、外设 I/O、内部调节器供电。
调节器 LDO / SMPS 输出约 1.8V，供内核、RAM、数字外设。
STM32 内部大多数电路工作在 1.8V 电压域，外部用 VDD（通常是 3.3V）做接口。
调节器模式：
| 模式 | 功能说明 | 场景 |
|---|---|---|
| 主模式（Run） | 提供稳定的 1.8V 输出 | MCU 正常运行时 |
| 低功耗模式（Stop） | 降低调节器驱动能力、减小电流 | MCU 睡眠/停止模式 |
| 关闭（Standby） | 停止供电，仅备份域保留 | MCU 进入待机模式，最省电状态 |
③ VBAT 后备域（RTC 备份供电）
功能：
在 主电源（VDD）掉电时，VBAT 为 RTC、备份寄存器、LSE 晶振等继续供电。
支持连接电池或超级电容，维持系统时间与部分状态数据不丢失。
使用建议：
RTC 需搭配 LSE 低速晶振 或 LSI 低速 RC。
VBAT 区域可存储：
RTC 时间
RTC 闹钟
BKP 寄存器（备份寄存器）
部分支持 TAMP（篡改检测器）
不需要 RTC 的应用，可将 VBAT 直接接 VDD，也可悬空（节省硬件资源）。
| 缩写 | 全称 | 功能说明 |
|---|---|---|
| POR | Power-On Reset | 当 上电时 VDD 未达到安全电压阈值（VPOR），芯片保持复位 |
| PDR | Power-Down Reset | 当 运行中 VDD 掉到低于阈值（VPDR），芯片会重新复位 |
可由软件配置一个阈值（2.0V～3.6V），当 VDD 低于该阈值时触发中断或事件。
属于预警机制，不会自动复位 MCU，而是交由软件做处理。
在电压下降趋势时，提前保存数据、停止敏感外设。
搭配 Flash 写保护，防止写入不稳定区域。
可与低功耗模式配合，当 VDD 恢复后唤醒。
内部会将 VDD 与通过 PWR_CR 中 PLS[2:0] 选择的一个可编程电压阈值进行比较。
比较结果会反馈到 PWR_CSR 中的 PVDO 标志位：
PVDO=1：表示 VDD < VPVD（电压太低）
PVDO=0：表示 VDD ≥ VPVD
如果你启用了 EXTI16中断线 并配置为上升/下降沿触发，就能在电压跨越阈值时产生中断。
HAL_PWR_EnablePVD(); // 启用PVD
//设置阈值和中断模式
PWR_PVDTypeDef sConfigPVD;
sConfigPVD.PVDLevel = PWR_PVDLEVEL_4; // 阈值约为2.5V（不同MCU有差异）
sConfigPVD.Mode = PWR_PVD_MODE_IT_RISING_FALLING;
HAL_PWR_ConfigPVD(&sConfigPVD);
//启用中断：
HAL_NVIC_SetPriority(PVD_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(PVD_IRQn);
//编写中断回调函数：
void HAL_PWR_PVDCallback(void)
{// 电压低了！赶紧保存数据或关外设
}
| 模式 | 功耗 | 保留内容 | 唤醒时间 | 唤醒源 |
|---|---|---|---|---|
| 运行模式 | 高 | 全部 | 无需 | 不需要 |
| 睡眠模式 | 较低 | 所有 SRAM 和外设 | 快速 | 所有中断（外设中断） |
| 停止模式 | 更低 | SRAM、寄存器 | 较慢 | RTC、外部中断、唤醒引脚 |
| 待机模式 | 极低（uA） | 只保留后备域/RTC | 最慢 | 唤醒引脚、RTC 唤醒、中断（有限） |
1. 运行模式（Run Mode）
正常工作状态，CPU、外设、时钟等全开。
功耗最大，但响应速度最快。
上电复位后默认进入此模式。
2. 睡眠模式（Sleep Mode）
特点：CPU 停止工作，外设继续运行。
功耗优化点：
时钟系统基本保持不变。
所有外设继续运行（如 UART、ADC 等）。
SRAM 和寄存器内容全部保留。
进入方式（两种）：
| 模式 | 条件 | 行为 |
|---|---|---|
| 立即睡眠 | SLEEPDEEP = 0 + 执行 WFI/WFE | 立即睡眠，等待中断/事件唤醒 |
| 退出时睡眠 | SLEEPONEXIT = 1 + 中断服务中执行 WFI | 中断返回立即睡眠 |
SCB->SCR &= ~SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk; // 确保不是 deep sleep
__WFI(); // 执行睡眠
3. 停止模式（Stop Mode）
特点：内核和大部分外设停止，只保留 SRAM、寄存器和 RTC。
功耗优化点：
所有主频时钟停止（HSE/HSI/LSE/LSI）。
电压调节器切换为低功耗模式。
SRAM 数据仍保留。
唤醒时间比睡眠略慢，但功耗显著降低。
唤醒源：
EXTI 外部中断（如 GPIO）、RTC、USART（带唤醒功能）
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk：启用深度睡眠。
PWR->CR：
PDDS = 0：进入停止模式（不是待机）
LPDS = 1：低功耗调压器模式
CWUF = 1：清除 Wakeup Flag
PWR->CR &= ~PWR_CR_PDDS; // 设置为停止模式
PWR->CR |= PWR_CR_CWUF; // 清除 Wakeup 标志
PWR->CR |= PWR_CR_LPDS; // 可选：启用低功耗调压器
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;
__WFI(); // 或 __WFE();
4. 待机模式（Standby Mode）
特点：最低功耗，只保留后备域与 RTC，几乎断电状态。
功耗优化点：
SRAM/寄存器内容全部丢失。
唤醒后会重新复位（类似上电启动）。
通常由 VBAT 保持 RTC 运行。
唤醒源：
唤醒引脚（WKUP）、RTC 闹钟、外部中断。
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk
PWR->CR |= PWR_CR_PDDS
PWR->CR |= PWR_CR_CWUF
PWR->CR |= PWR_CR_CWUF; // 清除 Wakeup 标志
PWR->CR |= PWR_CR_PDDS; // 设置进入待机模式
SCB->SCR |= SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk;
__WFI(); // 或 __WFE();