低功耗模式 - 基于STM32的低功耗温湿度采集器的设计与实现

该芯片转换效率约为90%，通过估算方式可得其在3.3V供电时容量约为3000mah。当系统时钟运行在最高速72MHz时，用万用表测量采集系统电流约为100ma。待锂电池充满电后进行测试，采集周期5分钟。STM32每次将测量获得的温度数据、湿度数据通过SDIO接口协议写入SD卡中。该状态下采集时间约为26小时。由此可知，未使用低功耗模式的采集系统耗电量较大。该试验要求的密闭环境中进行采集时，不能满足长时间持续工作的设计要求。

3、低功耗模式的实现

3.1、STM32的低功耗模式

STM32共有睡眠、停止以及待机三种低功耗工作模式：

a、睡眠模式：默认情况下，当一个WFE指令或WFI指令被执行时Cortex处理器将停止内部时钟，并停止执行应用程序代码。该模式下，STM32其余部分将继续运行。当某个外设产生一个中断时，其将退出睡眠模式。理论上，若STM32首先禁用所有外设时钟（除了唤醒Cortex的外设以外），再到HSI振荡器，且将HSI时钟频率1MHz一下，可将功耗降低至大约为5ma。

b、停止模式：停止模式是Cortex-M3的深睡眠模式基础上结合了外设的时钟控制机制。在停止模式下，电压调节器可以运行在正常或者低功耗模式。此时1.8V供电区域的所有时钟被停止。PLL、HSI和HSE振荡器功能被禁。本采集器采用停止模式实现低功耗工作。该模式下，WFI或WFE指令的执行将停止Cortex处理器，并且关闭HSE和HSI振荡器。停止模式下，任意的外部中断都会将STM32唤醒。

c、待机模式：待机模式可实现系统最低功耗，该模式是在Cortex-M3睡眠模式时关闭电压调节器，整个1.8V供电区域被断电。PLL、HIS和HSE振荡器也被断电。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。可以使用RTC闹钟唤醒待机模式，也可以使用外部STM32复位或独立看门狗复位唤醒，也可以通过PORTA引脚0的上升沿退出待机模式，但是该引脚必须被配置为唤醒引脚WAKEUP。相应的，该模式退出时间花费最长，约为50us。

3.2、低功耗停止模式的软件实现

首先使能电源控制时钟和RTC后备寄存器时钟，之后使能RTC和后备寄存器访问。通过查血RTCCR寄存器中的RTOFF状态位，判断RTC寄存器是否处于更新中。当且仅当RTOFF状态位为“1”时，方可写入RTC寄存器。RTC寄存器配置过程如图4。

图4 系统软件流程图