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STM32G474单片机开发入门(九)低功耗模式实战

news 2025/10/12 9:27:57

文章目录

- 一.概要
- 二.STM32单片机低功耗基本介绍
- 三.STM32G474RET6单片机停止模式介绍
- 四.CubeMX配置一个低功耗停止模式的例程
- - 1.硬件准备
  - 2.创建工程
  - 3.实验效果
- 五.小结

一.概要

在生活中通过关掉电器组件可以实现省电节能的目的，同样的道理单片机也可以通过这种方法实现降低功耗。单片机是由许多部件组成，一些组件的电源系统是独立的，可以通过关闭单片机内部的组件的电压，可以实现降低功耗。

二.STM32单片机低功耗基本介绍

STM32单片机提供了一些低功耗模式。默认情况下，系统复位或上电复位后，微控制器进入运行模式。在运行模式下，HCLK 为CPU提供时钟，并执行程序代码。当 CPU 不需要继续运行(例如等待外部事件) 时，可以利用多种低功耗模式来节省功耗。

STM32G474RET6单片机提供了多种功耗模式，以达到不同层次的降低功耗的目的：

‌睡眠模式（Sleep Mode）‌
‌特点‌：CPU停止工作，但外设和时钟仍正常运行‌，在睡眠模式下，所有的I/O引脚都保持它们在运行模式时的状态。
‌功耗‌：典型值为37μA/MHz（运行模式）或110μA（低功耗睡眠模式）‌。
‌唤醒方式‌：通过任意中断或事件唤醒，响应速度快（几微秒）‌。
‌适用场景‌：短时间等待或需快速响应的任务（如按键检测）‌。
‌停止模式（Stop Mode）‌
‌特点‌：关闭主时钟（HSI/HSE/PLL），保留SRAM和寄存器数据，仅低功耗时钟（如LSI）运行‌。
‌功耗‌：典型值为80.5μA（带RTC）或80μA（不带RTC）‌。
‌唤醒方式‌：通过外部中断（EXTI）、RTC或特定外设唤醒‌。
‌适用场景‌：周期性采样的传感器（如温湿度采集）‌。
‌待机模式（Standby Mode）‌
‌特点‌：几乎所有电路关闭，仅备份域（RTC、BKP寄存器）供电，SRAM数据丢失‌。
‌功耗‌：典型值为0.88μA（带RTC）或0.13μA（不带RTC）‌。
‌唤醒方式‌：仅通过复位引脚、RTC闹钟或WKUP引脚唤醒‌。
‌适用场景‌：超长时间待机（如智能门锁）‌。
‌低功耗运行模式（Low-Power Run Mode）‌
‌特点‌：CPU以较低频率运行（如2MHz），外设可选择性关闭‌。
‌功耗‌：典型值为810μA‌。
‌适用场景‌：需持续运行但功耗敏感的任务（如后台数据采集）‌。
‌低功耗睡眠模式（Low-Power Sleep Mode）‌
‌特点‌：CPU停止且限制最大频率，外设可配置为低功耗状态‌。
‌功耗‌：典型值为110μA‌。
‌适用场景‌：平衡功耗与唤醒速度的中等需求‌

三.STM32G474RET6单片机停止模式介绍

STM32G474RET6的停止模式是一种低功耗状态，通过停止时钟系统和优化电压调节器实现显著节能，同时保留SRAM和寄存器内容‌。以下是关键特性与实现要点：

核心特性
停止所有1.8V供电区域的时钟（PLL、HSI、HSE振荡器关闭）‌，保留I/O引脚状态，外设停止工作‌
电压调节器可配置为正常或低功耗模式（通过PWR_CR的LPMS位）‌。
依赖外部中断（如按键、RTC闹钟）或复位信号唤醒‌，唤醒后默认使用HSI（16MHz）作为系统时钟，需手动切换至HSE以稳定运行‌。

‌进入停止模式流程‌
清除PWR_CR的LPMS位（选择电压调节器模式），设置SCB->SCR的SLEEPDEEP位为1，执行WFI/WFE指令进入停止模式。

程序代码如下：

  /* Stop 0 mode with Main Regulator */MODIFY_REG(PWR->CR1, PWR_CR1_LPMS, PWR_CR1_LPMS_STOP0);/* Set SLEEPDEEP bit of Cortex System Control Register */SET_BIT(SCB->SCR, ((uint32_t)SCB_SCR_SLEEPDEEP_Msk));/* Select Stop mode entry --------------------------------------------------*//* Request Wait For Interrupt */__WFI();

‌退出停止模式
有外部中断，就能退出停止模式，退出后需重新配置系统时钟（如HSE+PLL）‌，若启用低功耗电压调节器，需额外等待启动延迟‌。
应用场景
电池供电设备（如传感器节点）的间歇性工作‌，需快速唤醒且保留上下文的中断响应场景。

四.CubeMX配置一个低功耗停止模式的例程

1.硬件准备

STLINK接STM32G474RET6开发板，STLINK接电脑USB口。
在这里插入图片描述

2.创建工程

如下图所示，打开STM32CubeMX软件，新建工程。
在这里插入图片描述
如下图所示，Part Number处输入STM32G474RE，再双击就创建新的工程。

如下图所示，配置下载口引脚，PA13为SWD的SWDIO脚，PA14为SWD的SWCLK脚。
在这里插入图片描述

如下图所示，可以查看STM32G474RET6开发板原理图，PC8连接LED灯，所以配置PC8为GPIO输出，推挽输出。
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如下图所示，配置系统主频170Mhz，使用内部16MHZ晶振。
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PA0引脚跟按键相连，配置PA0引脚为外部中断0引脚，配置PA0引脚下拉，因为是上升沿产生中断，用来唤醒。
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配置工程文件名，保存路径，KEIL5工程输出方式，生成工程。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

用Keil5打开工程。
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添加代码

在这里插入图片描述

//系统时钟初始化配置，用于从停止模式唤醒之后系统时钟初始化,采用内部晶振，系统主频还是配置成170MHZ
static void SYSCLKConfig_STOP(void)
{RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};uint32_t pFLatency = 0;/* Enable Power Control clock */__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();/* Get the Oscillators configuration according to the internal RCC registers */HAL_RCC_GetOscConfig(&RCC_OscInitStruct);RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = RCC_PLLM_DIV4;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 85;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK){Error_Handler();}/* Get the Clocks configuration according to the internal RCC registers */HAL_RCC_GetClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, &pFLatency);/* Select PLL as system clock source and configure the HCLK, PCLK1 and PCLK2clocks dividers */RCC_ClkInitStruct.ClockType     = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource  = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, pFLatency) != HAL_OK){Error_Handler();}
}
/* USER CODE END 0 *//*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();//内部16MHZ晶振，170MHZ系统主频/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();//PA0配置成外部中断引脚，中断使能，引脚下拉，上升沿产生中断，PC8配置成输出/* USER CODE BEGIN 2 *//* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */HAL_Delay(1000);//等待1秒for(int i=0;i<10;i++){HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_8);//LED灯闪烁HAL_Delay(200);}HAL_PWREx_EnterSTOP0Mode(PWR_STOPENTRY_WFI);//进入停止模式，中断可以唤醒SYSCLKConfig_STOP();//唤醒后，配置系统时钟为170MHZwhile (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_8);//PC8翻转输出HAL_Delay(200);//等待200ms}/* USER CODE END 3 */
}