stm32低功耗設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

前兩個(gè)月在公司做了一個(gè)低功耗項(xiàng)目，現(xiàn)在功耗最低10uA不到，平均功耗40uA左右，算是達(dá)標(biāo)了。因?yàn)槭枪井a(chǎn)品，就不方便貼代碼、原理圖了，該產(chǎn)品是一個(gè)小模塊，可以方便的嵌入到各種系統(tǒng)里面。跟原子哥他們賣的NRF2401類似，是一個(gè)讀卡器。
做這個(gè)項(xiàng)目中間也請了技術(shù)支持，因?yàn)橥鈬娐沸酒墓囊恢苯挡幌聛?，?jīng)過與對方的反復(fù)交流，對方提供了低功耗的測試結(jié)果、硬件方案、軟件方案，經(jīng)過修改測試，最終成為我們的產(chǎn)品，功耗比較滿意。
硬件方案選擇的是STM32，外加某公司的讀卡芯片。前期完成了讀卡等功能的開發(fā)，最后一項(xiàng)開發(fā)內(nèi)容是最艱巨也是最困難的---低功耗。在開發(fā)過程中，從硬件設(shè)計(jì)上不斷裁剪元器件，軟件上不斷精簡代碼，功耗最低都保持在3-4mA。

電路設(shè)計(jì)上，只用到了一個(gè)LED、串口1、一個(gè)模擬SPI、一個(gè)中斷線、一個(gè)讀卡芯片RESET線，硬件上就只剩下這么點(diǎn)東西了，這個(gè)時(shí)候我采用的是待機(jī) 模式，使用的是讀卡芯片的中斷接PA0喚醒STM32，在此之前要先使得讀卡芯片進(jìn)入低功耗、然后STM32進(jìn)入低功耗，這一步完成了，貌似沒什么問題， 功耗確實(shí)從幾十mA驟降到3mA左右，開始還挺滿意的，但是測試廠商提供的樣板，功耗卻只有幾十uA，有點(diǎn)郁悶了。為什么會(huì)這樣？反復(fù)查看硬件、程序，都 找不出原因，而且這個(gè)時(shí)候的工作效果很爛，根本就不能喚醒，所以我就懷疑是讀卡芯片一端低功耗有問題，因?yàn)槲覍A0腳直接短接VCC，這樣就可以產(chǎn)生一 個(gè)邊沿觸發(fā)STM32喚醒了，但是用讀卡芯片無法喚醒，所以我懷疑是讀卡芯片的RESET腳電平不對，經(jīng)檢查，確實(shí)是因?yàn)镽ESET腳加了上拉電阻，讀卡 芯片是高電平復(fù)位，在STM32進(jìn)入待機(jī)后，管腳全都浮空了，導(dǎo)致RESET被拉高，一直在復(fù)位；我去掉上拉電阻，覺得很有希望解決問題了，但是測試結(jié)果 是：有時(shí)候能喚醒，有時(shí)候不能，我仔細(xì)一想難道是因?yàn)镾TM32待機(jī)后管腳電平不確定，導(dǎo)致讀卡芯片RESET腳電平不定，而工作不正常，看樣子只有換用 其他方案了。后面確實(shí)驗(yàn)證了我的想法，使用STOP模式后，喚醒問題引刃而解。
就在關(guān)鍵時(shí)刻，芯片原廠火種送炭，送來急需的技術(shù)支持資料，一個(gè)包含低功耗源代碼，趕緊拿過來測試，先研讀下代碼，使用的是STOP模式，而不是待機(jī)模 式，使用的是任意外部中斷喚醒，功耗低制40uA，這個(gè)時(shí)候就相當(dāng)激動(dòng)啊，趕快下載測試啊，結(jié)果功耗確實(shí)降了，但還是有1mA，更人家一比多了幾十倍 啊。。。
我第一反應(yīng)是硬件不對，經(jīng)過測試修改，首先找到第一個(gè)原因，讀卡芯片RESET管腳上拉電阻又給焊上去了...，拆掉后功耗驟降到幾百uA，還是不行。。 測試過程中，為了去掉LDO的干擾，整板采用3.3V供電，但是后面經(jīng)過測試，LDO的功耗其實(shí)也只有5uA不到，這LDO功耗值得贊一個(gè)；雖然結(jié)果還是 沒達(dá)到預(yù)期，但是看到了希望，勝利就在眼前啊。
為此我反復(fù)看了技術(shù)支持提供的程序，發(fā)現(xiàn)他們的STM32的所有管腳都的設(shè)置都有所考究：(因?yàn)楣颈Ｃ茉瓌t，代碼中刪除掉了關(guān)于該讀卡芯片的前綴信息等)

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;


RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
//####################################################
//USART1 Port Set
//TXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//RXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//RST output pushpull mode
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TRST;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(PORT1, &GPIO_InitStructure);
//IRQ input pull-up mode
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TIRQ;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(PORT1, &GPIO_InitStructure);
//MISO input pull-up mode
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = MISO;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(PORT2, &GPIO_InitStructure);
//NSS,SCK,MOSI output pushpull mode
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (NSS|SCK|MOSI);
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(PORT2, &GPIO_InitStructure);
//############################################################################
//TEST Port set
//TESTO input pushpull mode
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TESTO;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(TEST_PORT, &GPIO_InitStructure);
//############################################################################
//TEST Port set
//TESTI output pushpull mode
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TESTI;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(TEST_PORT, &GPIO_InitStructure);
//############################################################################
//LED Port Set
//LED output pushpull mode
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(LED_PORT, &GPIO_InitStructure);

//############################################################
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_15);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = (GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
首先，想MOSI、SCK、CS、LED、RST這些管腳應(yīng)該設(shè)置為推挽輸出，TXD設(shè)置為復(fù)用輸出，而IRQ、RXD、MISO設(shè)置浮空輸入，什么都沒 接的管腳全都設(shè)置為下拉輸入，而TESTI、TESO我一直不解是什么東東，開始就沒管，而開始的時(shí)候MISO我也沒怎么注意，設(shè)置成上拉輸入(而不是浮 空輸入)，反正大部分按照廠家提供的參考，我并沒有照搬，測試效果一樣，但功耗確是還有80-90uA，期間我找了好久沒找到原因，給技術(shù)支持一看，原來 是因?yàn)镸ISO沒有設(shè)置成浮空輸入，我是設(shè)置成了上拉輸入，上拉電阻一直在消耗大約40uA的電流。。。 好吧，這是自己不夠細(xì)心導(dǎo)致的，以后做低功耗的項(xiàng)目管腳配置是個(gè)大問題，不能再這么馬虎了?。。?我將MISO設(shè)置成浮空輸入之后，最低功耗還是有40+，離10uA的最低功耗還有段距離，到底是為什么呢？最后我發(fā)現(xiàn)

，該讀卡芯片有個(gè)TESTIN/TESTOUT管腳，是用來測試用的，出廠后也就用不上了，我也一直以為這兩個(gè)腳確實(shí)沒什么用，就沒接；可是我發(fā)現(xiàn) 廠家提供的樣板居然接了這兩個(gè)腳，但是廠商也沒說這兩個(gè)腳接或不接會(huì)影響功耗啊，抱著試一試的心態(tài)，我我把TESTIN/TESTOUT兩個(gè)管腳接到單片 機(jī)上進(jìn)行相應(yīng)的配置，接下來是見證奇跡的時(shí)刻了，功耗居然真的、真的降到10uA了。。。。。。。。。。。 此處省略n個(gè)字
這時(shí)候真的很激動(dòng)，真的很想罵人啊，坑爹的廠家，為什么不給提示說這兩個(gè)腳不接單片機(jī)會(huì)消耗電流呢？(也許是文檔里面提到了，但是幾百頁的文檔，還是全英文的，一堆堆的文字，我再看一遍，確實(shí)沒有提到這兩個(gè)管腳會(huì)有漏電流。)
項(xiàng)目就這樣完工了，中間最重要的是技術(shù)支持的強(qiáng)力支持，不然項(xiàng)目不能完工了，這個(gè)項(xiàng)目低功耗STM32方面難度不高，主要是讀卡芯片上面的低功耗調(diào)試起來 問題很多，還是人家原廠的出馬才解決了問題，因?yàn)楸姸嘣?，不能公布該芯片的資料，包括該芯片怎么進(jìn)入低功耗也無法公開，所以抱歉~~。
關(guān)于STM32進(jìn)入低功耗，我簡單的總結(jié)了一下：
1.管腳設(shè)置，這個(gè)很關(guān)鍵，還是跟你電路有關(guān)系，外加上拉、下拉電阻切記不能隨便加
2.STM32的systick clock、DMA、TIM什么的，能關(guān)就全都關(guān)掉，STM32低功耗很簡單，關(guān)鍵是外圍電路功耗是關(guān)鍵
3.選擇一個(gè)低功耗的LDO，這個(gè)項(xiàng)目用到的LDO功耗就很不錯(cuò)，靜態(tài)功耗10uA都不到。
4.確定STM32設(shè)置沒問題，進(jìn)入低功耗有好幾種情況可以選擇(睡眠、停機(jī)、待機(jī))，我還是推薦選擇STOP模式，這個(gè)我覺的比較好是因?yàn)榭梢匀我馔獠恐袛喽伎梢詥拘?，而且管腳可以保留之前的設(shè)置，進(jìn)入停機(jī)模式的代碼使用庫函數(shù)自帶的，就一句：

PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);
意思是，在進(jìn)入停機(jī)模式之前，也關(guān)掉電壓調(diào)節(jié)器，進(jìn)一步降低功耗，使用WFI指令(任意中斷喚醒)，但是經(jīng)過測試，使用WFE(任事件喚醒)指令效果、功耗一模一樣。
最后一步是從STOP模式怎么恢復(fù)了，恢復(fù)其實(shí)也很簡單，外部中斷來了會(huì)進(jìn)入中斷函數(shù)，然后STM32就被喚醒，喚醒還要做一些工作，需要開啟外部晶振(當(dāng)然你也可以選擇使用內(nèi)部自帶振蕩器)、開啟你需要的外設(shè)等等。

總之，低功耗關(guān)鍵我覺得還是在于管腳配置，以及你對于外圍電路的掌握。

關(guān)于低功耗，我也做過，
STM32這端，建議：
1用STANDARD模式，用wkup喚醒要比STOP模式更省電不少。
2將外部所有設(shè)備的時(shí)鐘關(guān)閉[除非有必要]，并置所有IO為模擬輸入狀態(tài)（或者浮空輸入）

那個(gè)電流表測整板的工作電流，沒必要一一去測某一個(gè)模塊。不同的IO設(shè)置會(huì)導(dǎo)致不同的漏電流，所以IO要設(shè)置正確，這個(gè)要注意額。TIM的時(shí)鐘也建議都關(guān)掉吧，很耗電，采用外部中斷喚醒或者RTC喚醒都可以的

給的代碼就是在進(jìn)入stop之前要把管腳這樣設(shè)置的是么？

思路是不是這樣：
1，進(jìn)入stop之前將管腳重新設(shè)置，關(guān)閉不用的外設(shè)和時(shí)鐘
2，進(jìn)入stop指令
3，退出時(shí)進(jìn)入中斷，先重新配置管腳以及開啟時(shí)鐘和外設(shè)