应用笔记
使用STM32F3xx微控制器优化功耗
前言
本应用笔记描述了如何优化基于STM32F3xx微控制器的应用的功耗。
减少功耗同时执行复杂的实时应用对于当前嵌入式应用提出了重大挑战。
本应用笔记主要分为两部分：•第一部分给出了低功耗设计集成特性和降低功耗技术的概述。
•第二部分描述了一个用例（智能电机控制应用），此用例针对嵌入式系统市场有竞争力 的应用，重点突出了STM32F3xx微控制器的功率效率。
本应用笔记提供了STSW-STM32036软件包，此软件包含有STM32F3xx微控制器低功耗应用的示例。
本应用笔记基于USART、DMA、定时器、比较器、RTC外设，应用STM32F3xx微控制器低功耗模式和特性。
类型微控制器软件 表
1.可用产品和软件 产品料号 STM32F301x6/8,STM32F302x6/8/B/C/D/E,STM32F303x6/8/B/C/D/E,STM32F334xx,STM32F373xx,STM32F318xx,STM32F328xx,STM32F358xx,STM32F378xx,STM32F398xx STSW-STM32036 2015年11月 DocID026505Rev1[EnglishRev1] 1/25
1 目录 目录 AN4538
1 STM32F3xx微控制器低功耗概览................................5 1.1电源......................................................5 1.1.1具有内部调压器的STM32F3xxxx器件电源.......................5 1.1.2STM32F3x8xx器件电源.....................................6 1.1.3电源总结.................................................6 1.2功耗模式特性...............................................7 1.3低功耗模式唤醒.............................................8 1.4STM32F3xx微控制器节能技术................................10 1.4.1通用技术................................................10 1.4.2低功耗特性...............................................11
2 STM32F3xx微控制器低功耗应用示例...........................12 2.1应用描述..................................................12 2.1.1功能概述................................................12 2.1.2应用模块................................................13 2.1.3状态机..................................................15 2.2软件说明..................................................17 2.2.1架构描述................................................17 2.2.2外设配置................................................18 2.3如何使用此应用：...........................................19 2.3.1环境设置................................................19 2.3.2应用设置................................................21 2.4应用电流消耗..............................................21 2.4.1测量电流消耗.............................................21
3 结论......................................................23
4 版本历史..................................................24 2/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 表格索引 表格索引 表
1.表2.表
3.表4.表
5.表6.表
7. 可用产品和软件...........................................................1STM32F3xxxx器件电源注意事项.............................................7低功耗模式唤醒源.........................................................9低功耗模式唤醒时间示例...................................................9测量示例的低功耗模式数据.................................................22文档版本历史...........................................................24中文文档版本历史........................................................24 DocID026505Rev1[EnglishRev1] 3/25
3 图片索引 图片索引 AN4538 图
1.图2.图
3.图4.图
5.图6.图
7.图8. 具有内部调压器的STM32F3xxxx器件电源概览..................................5STM32F3x8xx器件中的电源概览.............................................6应用概要...............................................................12应用模块和功能互联......................................................14应用状态机.............................................................15STM32F3xx微控制器低功耗工程概览........................................17NUCLEO-F302R8硬件连接................................................20测量示例的日志时间显示..................................................22 4/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 STM32F3xx微控制器低功耗概览
1 STM32F3xx微控制器低功耗概览 STM32F3xx微控制器基于运行速率达72MHz的ARM®Cortex®-M4内核，集成了多种高级模拟外设。
它们集成了高效的电源结构和多种功耗模式，从而降低了应用级功耗并简化了应用设计。
1.1 1.1.1 电源 STM32F3xxxx器件具有优化的电源结构，集实时功能、数字信号处理和低电压操作、高度集成的模拟外设于一身。
根据STM32F3xx微控制器中内部调压器的可用性，存在两种不同的电源结构： 具有内部调压器的STM32F3xxxx器件电源 嵌入的调压器用来为1.8V数字电源区域供电，该区域包括内核、存储器和数字外设，如图1所示。
图
1.具有内部调压器的STM32F3xxxx器件电源概览 966$9''$ 9''$ต ⁗ᮦ䖢ᦘಞᮦ⁗䖢ᦘಞᓜՖಞགྷփ⁗ඍ3//5&V23$03∊䖹ಞ 9669'' 9%$
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STM32F3x8xx器件电源 这些器件不具有调压器。
VDD直接为调压器输出供电，如图2中所述。
图
2.STM32F3x8xx器件中的电源概览 9''$966$ 9''966 9''$ต ⁗ᮦ䖢ᦘಞᮦ⁗䖢ᦘಞᓜՖಞགྷփ⁗ඍ3// 9''ต 9'',
2 ,2⧥ 䟈䙱䗇θ,:'* 9ต Ṯᆎ۞ಞᮦᆍཌ䇴 13259%$
7 ༽Գต /6(Წᥥ.%.3ᇺᆎಞ5&&%'&5ᇺᆎಞ57& 1.1.3 06Y9 STM32F3x8微控制器需要1.8V+/-8%工作供电电压（VDD）和1.65V-3.6V模拟供电电压（VDDA）。
不支持待机模式。
电源总结 两种电源结构中，当主电源VDD断开时，可通过VBAT电压为实时时钟（RTC）和备份寄存器供电。
表2总结了两种结构中的电源供电范围，并给出了需考虑的供电条件。
6/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 STM32F3xx微控制器低功耗概览 内部调压器状态调压器开 调压器关 表
2.STM32F3xxxx器件电源注意事项 VDD VDDA 电源域注意事项 从2V到3.6V1.8V±8% •从2V到3.6V• • 从1.65V到3.6V VDDA≥VDD当使用DAC和OPAMP时，VDDA≥2.4V。
当使用ADC时，VDDA≥1.8V。
• • 无注意事项 POR、PDR和PVD特性不可用。
待机模式不可用。
注： 关于电源的更多信息，您可从意法半导体网站上参考参考手册 RM00313、RM0316、 RM0364、RM0365、RM0366及相关数据手册。
1.2 功耗模式特性 默认情况下，上电或系统复位后，STM32F3xx微控制器处于运行模式。
这是完全激活模式，即便执行微小任务时，也会消耗大量功率。
集成了高度优化的低功耗模式，使CPU在不需要保持运行时能够节省功率，因此在应用设计中实现了低功耗、短启动时间与可用唤醒源之间的最佳折中。
本部分描述STM32F3xxxx器件支持的不同低功耗模式及相关特性。
STM32F3xxxx器件具有4种主要的低功耗模式： •睡眠模式：–只有CPU时钟停止。
–Cortex®-M4时钟停止，而外设保持运行。
电流消耗随着时钟频率而增加。
如在运行模式下，用户需要知道系统时钟配置规则。
•停止模式–在保持所有SRAM和寄存器内容的情况下的最低功耗。
–禁用PLL，HSI，HSE。
–1.8V域的所有时钟均断开。
–调压器工作于正常模式或低功耗模式。
停止模式在保持SRAM和寄存器内容的同时，实现最低功耗。
此时，1.8V域中的所有时钟都会停止，PLL、HSI和HSE被禁止。
还可以将调压器置于正常模式或低功耗模式（当内部调压器断开时不可用）。
DocID026505Rev1[EnglishRev1] 7/25 24 STM32F3xx微控制器低功耗概览 AN4538 •待机模式–最低功耗。
–1.8V域断电（调压器禁用）。
–除备份域之外，SRAM和寄存器的内容都将丢失。
Cortex®-M4内核停止，且时钟关闭。
内部调压器禁用，1.8V域断电。
除备份域（RTC寄存器、RTC备份寄存器和备份SRAM）和待机电路中的寄存器外，SRAM和寄存器内容都将丢失。
注： 内部调压器为OFF的器件，其待机模式不可用。
•Vbat模式： –主数字供电（VDD）关断。
–电路通过VBAT脚供电，该脚应当连接一个外部电源电压（电池或其他任意源）。
该模式仅用于主数字供电（VDD）关断且VBAT脚连接到外部供电电压时。
VBAT脚为备份域（RTC寄存器、RTC备份寄存器和备份SRAM）供电。
注： 关于STM32F3xxxx器件这些低功耗模式特性和低功耗技术的更多描述，您可从意法半导体网 站上参考RM00313、RM0316、RM0364、RM0365、RM0366参考手册及相关数据手册。
1.3 低功耗模式唤醒 STM32F3xxxx器件集成了很多唤醒源，为低功耗应用开发提供了灵活的电源管理，并简化了应用设计。
大量的I/O引脚支持使用这些不同的唤醒源。
表3描述了STM32F3xxxx器件中可用的不同唤醒源和引脚。
8/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 STM32F3xx微控制器低功耗概览 表
3.低功耗模式唤醒源 模式名称 进入 唤醒源 WFI 任意中断 唤醒事件 睡眠 WFE 比较器能够唤醒睡眠模式（STM32F303xB/C/D/E、STM32F358xx和STM32F398xx中有多达7条EXTI线） 停止 PDDS，LPDS位+SLEEPDEEP位+ WFI或WFE 任意EXTI线（在EXTI寄存器中配置，内部线和外部线） EXTI线内部连接到：
(1)•U(S)ART•比较器•I2C•CEC
(2) PDDS位+ WKUPx引脚（x=1,2,3），RTC报警， 待机 SLEEPDEEP位+RTC入侵事件，NRST脚上的外部复位， WFI或WFEIWDG复位
1.关于内部连接到这些外设的EXTI线，请参见参考手册中的EXTI线映射章节。
2.CEC仅在STM32F37xxx中可用。
3.PE6仅在STM32F303/302xB/C/D/E中作为唤醒引脚使用。
唤醒引脚 所有I/O PA0PC13PE6
(3) 低功耗模式唤醒时间对功率优化和应用灵活性的影响很大。
必须在低功耗模式的功耗和相应唤醒时间之间实现平衡。
表4给出了STM32F3xx微控制器中低功耗模式唤醒时间的示例 表
4.低功耗模式唤醒时间示例 参数 条件 典型值，VDD=VDDA=3,3VSTM32F302x6/8STM32F303xB/CSTM32F373xx 单位 从睡眠唤醒 调压器处于运行模 3.8 式 从停止唤醒 调压器处于低功耗 5.7 模式 从待机唤醒 LSI和IWDGOFF 53.1 63.65.451.7 CPU时钟周期 3.6 5.4 µs 42.7 DocID026505Rev1[EnglishRev1] 9/25 24 STM32F3xx微控制器低功耗概览 AN4538 1.4 1.4.1 STM32F3xx微控制器节能技术 通用技术 本章节简要描述了主要的节能特性，它们有助于降低电流消耗，并在处理性能和功率效率之间实现最佳平衡。
•系统时钟配置可通过多个预分频器配置AHB频率、高速APB(APB2)和低速APB(APB1)。
在运行模式下，可通过将寄存器预分频器编程为最大值来降低系统时钟的速率，以便仅为外设提供其所需时钟，并避免超频引起功耗过大。
当APBx和AHBx外设不用时，通过对其时钟进行门控，可进一步降低功耗。
•I/O配置 为避免有额外的I/O电流，所有闲置引脚都应当配置为模拟输入，这种模式下施密特触发器输入被禁用，可使每个I/O引脚均为零消耗。
对于输出，建议将I/O速率频率配置为尽可能最低的速率。
如不使用上拉和下拉，则用户须避免上拉和下拉激活，并建议不作上拉/下拉配置。
如不用时钟输出的MCO脚，则用户还须将其禁用。
•使用直接存储器访问（DMA）可通过DMA访问STM32F3xxxx器件外设。
此特性不仅有助于提高性能，还能降低功耗。
为了避免仅有一个缓冲寄存器的外设上发生溢出，CPU必须保持运行。
但是，利用DMA，CPU可进入睡眠模式，直至DMA传输完成。
这使得器件在应用寿命内的平均电流消耗更少。
•采用低功耗模式在应用处理中切换功耗模式，使器件尽可能处于低功耗模式，可降低总平均功耗。
最佳功率管理方案包括在不同功耗模式之间进行切换，并同时从功耗、唤醒源/时间和外设角度考虑应用的要求。
•外设时钟门控同时激活的外设块越多，功耗越高。
通过对不用的外设时钟进行门控，能够实现明显的节能。
•利用外设的低功耗特性STM32F3xxxx器件的外设具有独特的功耗特性，允许设计和开发低功耗应用，同时保持高度的灵活性和与外界简单的交互性。
例如，利用USART、比较器、I2C和CEC，器件能够从低功耗模式唤醒。
10/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 STM32F3xx微控制器低功耗概览 1.4.2 低功耗特性 一些STM32F3xxxx外设具有低功耗特性，能够很容易地使用低功耗模式，同时保持高处理能力。
这些特性的可用性对于不同STM32F3xx微控制器是不同的。
•COMP STM32F3xxxxb比较器独立于PCLK2时钟而工作。
由于存在该时钟，比较器甚至能够在停止模式下运行。
每个比较器具有其各自的EXTI线，能够产生中断或事件，可将器件从睡眠和停止模式中唤醒。
睡眠模式下，输出可连接到I/O或多个定时器输入，以触发控制和监测模拟信号。
对于给定的应用，可调节比较器功耗与速率以获得最佳平衡（此特性仅在STM32F303/302xB/C、STM32F358xx、STM32F373xx和STM32F378xx器件中可用。
）。
•U(S)ART 睡眠模式下，所有U(S)ART均可使用DMA控制器。
USART支持双时钟域（支持所述功能和停止模式唤醒）。
USART可通过地址匹配、起始位，或在时钟源为HSI或LSE时通过RXNE从停止模式唤醒。
此特性方便了应用设计和开发，同时能够保持功率效率。
注意，用户可将IrDASIRENDEC置于低功耗模式来节省更多功率。
•I2C DMA可用来降低CPU负荷，并因而降低功耗。
I2C的时钟由独立时钟源提供，这使得I2C能够独立于PCLK频率工作。
当I2C时钟源为HSI时，I2C可在地址匹配时从停止模式唤醒。
•CEC 消费电子控制（ConsumerElectronicsControl）协议可在低速下工作，具有极低的处理和存储开销。
它有一个独立于CPU时钟的时钟域，可在收到数据时从停止模式唤醒MCU。
HDMI_CEC控制器仅嵌入STM32F37xxx器件中。
•ADC STM32F3xxxx器件（除了STM32F373/378xx器件外）嵌入了一个低功耗ADC，其功耗与速率成比例。
速率最低时，功耗最低。
此ADC具有两个时钟源，分别来自AHB和PLLCLK时钟。
因此，可达到最大速率5MSPS，与低速AHB总线频率一致。
这种情况下，为避免ADC过载，可用ADC自动延时特性。
DocID026505Rev1[EnglishRev1] 11/25 24 STM32F3xx微控制器低功耗应用示例
2 STM32F3xx微控制器低功耗应用示例 AN4538 本章描述STM32F3xx微控制器的实际用例，并重点说明减少应用功耗的节能技术。
2.1 2.1.1 应用描述 应用设计为智能电机监测和控制（集成了不同低功耗模式和特性）。
它向用户传达关于不同应用步骤和日志时间配置文件的信息。
功能概述 应用被设计为使用基于STM32F302x8器件的NUCLEO-F302R8板。
此应用的主要特性为：•使用多个外设：USART、DMA、定时器、COMP、DAC、RTC•使用多种低功耗模式：睡眠，停止，待机•实时日志数据：RTC日历（LSE）下图给出了应用生态系统的概览。
图
3.应用概要 ѱ㨒ঋ&203ਃ䗉ޛ䘿φδ9UHILQWᡌ'$&B287εᰛᘍᰬ䰪ᱴ⽰δᱥੜεԄ⁗↘ڒᕅ䟈δ5;1(ε ᰛᘍᮽԬφᰛᘍᰬ䰪ࣕ㙍⁗ᕅ䟈Ⓠ&203⣬ᘷ 8$57δ㲐ᤕ䙐ؗε 18&/(2ᶵ &203ѣᯣ䈭≸δ(;
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当用户按下按钮或经过了规定的RTC时间，用户就必须选择参考电压，比较器将使用它来控制外部模拟信号（电机电流阈值）。
12/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 STM32F3xx微控制器低功耗应用示例 2.1.2 完成选择后，应用就开始利用由timer1产生的PWM信号来驱动电机。
同时，比较器控制输入模拟信号（电机电流）。
当此信号达到选定的参考电压时，停止产生PWM信号。
应用嵌入了多种功耗模式，能够优化整个应用的功耗。
整个应用中RTC定时器均使能，以保存每个状态的时间。
应用向用户传递主要的应用转移相关的信息。
如果用户使能了此特性，则可显示不同状态的日志时间。
这个日志时间配置文件使用户能够很容易地计算应用功率分配。
应用模块 该应用基于NUCLEO-F302R8，通过USB连接线连接到PC。
此应用所用的主要STM32F302x8外设为：•USART1：用来通过虚拟通信端口发送和接收数据，以及将CPU从停止模式唤醒。
•DMA：与USART一起用于实现器件到PC的数据传输•定时器1：用来产生PWM信号。
•比较器2：用来停止PWM产生，当非反相输入电压超出参考电压时，可将CPU从睡眠模 式唤醒。
•RTC：用来在整个应用中运行日历，并在经过预先规定的时间后将CPU从待机模式唤 醒。
图4总结了应用的不同模块和相关功能互连。
DocID026505Rev1[EnglishRev1] 13/25 24 STM32F3xx微控制器低功耗应用示例 图
4.应用模块和功能互联 AN4538 &38&RUWH[0 Ԅⵖ⁗ᕅ䟈 2FUHI&OHDU↘ڒ3:
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减少功耗同时执行复杂的实时应用对于当前嵌入式应用提出了重大挑战。
本应用笔记主要分为两部分：•第一部分给出了低功耗设计集成特性和降低功耗技术的概述。
•第二部分描述了一个用例（智能电机控制应用），此用例针对嵌入式系统市场有竞争力 的应用，重点突出了STM32F3xx微控制器的功率效率。
本应用笔记提供了STSW-STM32036软件包，此软件包含有STM32F3xx微控制器低功耗应用的示例。
本应用笔记基于USART、DMA、定时器、比较器、RTC外设，应用STM32F3xx微控制器低功耗模式和特性。
类型微控制器软件 表
1.可用产品和软件 产品料号 STM32F301x6/8,STM32F302x6/8/B/C/D/E,STM32F303x6/8/B/C/D/E,STM32F334xx,STM32F373xx,STM32F318xx,STM32F328xx,STM32F358xx,STM32F378xx,STM32F398xx STSW-STM32036 2015年11月 DocID026505Rev1[EnglishRev1] 1/25
1 目录 目录 AN4538
1 STM32F3xx微控制器低功耗概览................................5 1.1电源......................................................5 1.1.1具有内部调压器的STM32F3xxxx器件电源.......................5 1.1.2STM32F3x8xx器件电源.....................................6 1.1.3电源总结.................................................6 1.2功耗模式特性...............................................7 1.3低功耗模式唤醒.............................................8 1.4STM32F3xx微控制器节能技术................................10 1.4.1通用技术................................................10 1.4.2低功耗特性...............................................11
2 STM32F3xx微控制器低功耗应用示例...........................12 2.1应用描述..................................................12 2.1.1功能概述................................................12 2.1.2应用模块................................................13 2.1.3状态机..................................................15 2.2软件说明..................................................17 2.2.1架构描述................................................17 2.2.2外设配置................................................18 2.3如何使用此应用：...........................................19 2.3.1环境设置................................................19 2.3.2应用设置................................................21 2.4应用电流消耗..............................................21 2.4.1测量电流消耗.............................................21
3 结论......................................................23
4 版本历史..................................................24 2/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 表格索引 表格索引 表
1.表2.表
3.表4.表
5.表6.表
7. 可用产品和软件...........................................................1STM32F3xxxx器件电源注意事项.............................................7低功耗模式唤醒源.........................................................9低功耗模式唤醒时间示例...................................................9测量示例的低功耗模式数据.................................................22文档版本历史...........................................................24中文文档版本历史........................................................24 DocID026505Rev1[EnglishRev1] 3/25
3 图片索引 图片索引 AN4538 图
1.图2.图
3.图4.图
5.图6.图
7.图8. 具有内部调压器的STM32F3xxxx器件电源概览..................................5STM32F3x8xx器件中的电源概览.............................................6应用概要...............................................................12应用模块和功能互联......................................................14应用状态机.............................................................15STM32F3xx微控制器低功耗工程概览........................................17NUCLEO-F302R8硬件连接................................................20测量示例的日志时间显示..................................................22 4/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 STM32F3xx微控制器低功耗概览
1 STM32F3xx微控制器低功耗概览 STM32F3xx微控制器基于运行速率达72MHz的ARM®Cortex®-M4内核，集成了多种高级模拟外设。
它们集成了高效的电源结构和多种功耗模式，从而降低了应用级功耗并简化了应用设计。
1.1 1.1.1 电源 STM32F3xxxx器件具有优化的电源结构，集实时功能、数字信号处理和低电压操作、高度集成的模拟外设于一身。
根据STM32F3xx微控制器中内部调压器的可用性，存在两种不同的电源结构： 具有内部调压器的STM32F3xxxx器件电源 嵌入的调压器用来为1.8V数字电源区域供电，该区域包括内核、存储器和数字外设，如图1所示。
图
1.具有内部调压器的STM32F3xxxx器件电源概览 966$9''$ 9''$ต ⁗ᮦ䖢ᦘಞᮦ⁗䖢ᦘಞᓜՖಞགྷփ⁗ඍ3//5&V23$03∊䖹ಞ 9669'' 9%$
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STM32F3x8xx器件电源 这些器件不具有调压器。
VDD直接为调压器输出供电，如图2中所述。
图
2.STM32F3x8xx器件中的电源概览 9''$966$ 9''966 9''$ต ⁗ᮦ䖢ᦘಞᮦ⁗䖢ᦘಞᓜՖಞགྷփ⁗ඍ3// 9''ต 9'',
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不支持待机模式。
电源总结 两种电源结构中，当主电源VDD断开时，可通过VBAT电压为实时时钟（RTC）和备份寄存器供电。
表2总结了两种结构中的电源供电范围，并给出了需考虑的供电条件。
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2.STM32F3xxxx器件电源注意事项 VDD VDDA 电源域注意事项 从2V到3.6V1.8V±8% •从2V到3.6V• • 从1.65V到3.6V VDDA≥VDD当使用DAC和OPAMP时，VDDA≥2.4V。
当使用ADC时，VDDA≥1.8V。
• • 无注意事项 POR、PDR和PVD特性不可用。
待机模式不可用。
注： 关于电源的更多信息，您可从意法半导体网站上参考参考手册 RM00313、RM0316、 RM0364、RM0365、RM0366及相关数据手册。
1.2 功耗模式特性 默认情况下，上电或系统复位后，STM32F3xx微控制器处于运行模式。
这是完全激活模式，即便执行微小任务时，也会消耗大量功率。
集成了高度优化的低功耗模式，使CPU在不需要保持运行时能够节省功率，因此在应用设计中实现了低功耗、短启动时间与可用唤醒源之间的最佳折中。
本部分描述STM32F3xxxx器件支持的不同低功耗模式及相关特性。
STM32F3xxxx器件具有4种主要的低功耗模式： •睡眠模式：–只有CPU时钟停止。
–Cortex®-M4时钟停止，而外设保持运行。
电流消耗随着时钟频率而增加。
如在运行模式下，用户需要知道系统时钟配置规则。
•停止模式–在保持所有SRAM和寄存器内容的情况下的最低功耗。
–禁用PLL，HSI，HSE。
–1.8V域的所有时钟均断开。
–调压器工作于正常模式或低功耗模式。
停止模式在保持SRAM和寄存器内容的同时，实现最低功耗。
此时，1.8V域中的所有时钟都会停止，PLL、HSI和HSE被禁止。
还可以将调压器置于正常模式或低功耗模式（当内部调压器断开时不可用）。
DocID026505Rev1[EnglishRev1] 7/25 24 STM32F3xx微控制器低功耗概览 AN4538 •待机模式–最低功耗。
–1.8V域断电（调压器禁用）。
–除备份域之外，SRAM和寄存器的内容都将丢失。
Cortex®-M4内核停止，且时钟关闭。
内部调压器禁用，1.8V域断电。
除备份域（RTC寄存器、RTC备份寄存器和备份SRAM）和待机电路中的寄存器外，SRAM和寄存器内容都将丢失。
注： 内部调压器为OFF的器件，其待机模式不可用。
•Vbat模式： –主数字供电（VDD）关断。
–电路通过VBAT脚供电，该脚应当连接一个外部电源电压（电池或其他任意源）。
该模式仅用于主数字供电（VDD）关断且VBAT脚连接到外部供电电压时。
VBAT脚为备份域（RTC寄存器、RTC备份寄存器和备份SRAM）供电。
注： 关于STM32F3xxxx器件这些低功耗模式特性和低功耗技术的更多描述，您可从意法半导体网 站上参考RM00313、RM0316、RM0364、RM0365、RM0366参考手册及相关数据手册。
1.3 低功耗模式唤醒 STM32F3xxxx器件集成了很多唤醒源，为低功耗应用开发提供了灵活的电源管理，并简化了应用设计。
大量的I/O引脚支持使用这些不同的唤醒源。
表3描述了STM32F3xxxx器件中可用的不同唤醒源和引脚。
8/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 STM32F3xx微控制器低功耗概览 表
3.低功耗模式唤醒源 模式名称 进入 唤醒源 WFI 任意中断 唤醒事件 睡眠 WFE 比较器能够唤醒睡眠模式（STM32F303xB/C/D/E、STM32F358xx和STM32F398xx中有多达7条EXTI线） 停止 PDDS，LPDS位+SLEEPDEEP位+ WFI或WFE 任意EXTI线（在EXTI寄存器中配置，内部线和外部线） EXTI线内部连接到：
(1)•U(S)ART•比较器•I2C•CEC
(2) PDDS位+ WKUPx引脚（x=1,2,3），RTC报警， 待机 SLEEPDEEP位+RTC入侵事件，NRST脚上的外部复位， WFI或WFEIWDG复位
1.关于内部连接到这些外设的EXTI线，请参见参考手册中的EXTI线映射章节。
2.CEC仅在STM32F37xxx中可用。
3.PE6仅在STM32F303/302xB/C/D/E中作为唤醒引脚使用。
唤醒引脚 所有I/O PA0PC13PE6
(3) 低功耗模式唤醒时间对功率优化和应用灵活性的影响很大。
必须在低功耗模式的功耗和相应唤醒时间之间实现平衡。
表4给出了STM32F3xx微控制器中低功耗模式唤醒时间的示例 表
4.低功耗模式唤醒时间示例 参数 条件 典型值，VDD=VDDA=3,3VSTM32F302x6/8STM32F303xB/CSTM32F373xx 单位 从睡眠唤醒 调压器处于运行模 3.8 式 从停止唤醒 调压器处于低功耗 5.7 模式 从待机唤醒 LSI和IWDGOFF 53.1 63.65.451.7 CPU时钟周期 3.6 5.4 µs 42.7 DocID026505Rev1[EnglishRev1] 9/25 24 STM32F3xx微控制器低功耗概览 AN4538 1.4 1.4.1 STM32F3xx微控制器节能技术 通用技术 本章节简要描述了主要的节能特性，它们有助于降低电流消耗，并在处理性能和功率效率之间实现最佳平衡。
•系统时钟配置可通过多个预分频器配置AHB频率、高速APB(APB2)和低速APB(APB1)。
在运行模式下，可通过将寄存器预分频器编程为最大值来降低系统时钟的速率，以便仅为外设提供其所需时钟，并避免超频引起功耗过大。
当APBx和AHBx外设不用时，通过对其时钟进行门控，可进一步降低功耗。
•I/O配置 为避免有额外的I/O电流，所有闲置引脚都应当配置为模拟输入，这种模式下施密特触发器输入被禁用，可使每个I/O引脚均为零消耗。
对于输出，建议将I/O速率频率配置为尽可能最低的速率。
如不使用上拉和下拉，则用户须避免上拉和下拉激活，并建议不作上拉/下拉配置。
如不用时钟输出的MCO脚，则用户还须将其禁用。
•使用直接存储器访问（DMA）可通过DMA访问STM32F3xxxx器件外设。
此特性不仅有助于提高性能，还能降低功耗。
为了避免仅有一个缓冲寄存器的外设上发生溢出，CPU必须保持运行。
但是，利用DMA，CPU可进入睡眠模式，直至DMA传输完成。
这使得器件在应用寿命内的平均电流消耗更少。
•采用低功耗模式在应用处理中切换功耗模式，使器件尽可能处于低功耗模式，可降低总平均功耗。
最佳功率管理方案包括在不同功耗模式之间进行切换，并同时从功耗、唤醒源/时间和外设角度考虑应用的要求。
•外设时钟门控同时激活的外设块越多，功耗越高。
通过对不用的外设时钟进行门控，能够实现明显的节能。
•利用外设的低功耗特性STM32F3xxxx器件的外设具有独特的功耗特性，允许设计和开发低功耗应用，同时保持高度的灵活性和与外界简单的交互性。
例如，利用USART、比较器、I2C和CEC，器件能够从低功耗模式唤醒。
10/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 STM32F3xx微控制器低功耗概览 1.4.2 低功耗特性 一些STM32F3xxxx外设具有低功耗特性，能够很容易地使用低功耗模式，同时保持高处理能力。
这些特性的可用性对于不同STM32F3xx微控制器是不同的。
•COMP STM32F3xxxxb比较器独立于PCLK2时钟而工作。
由于存在该时钟，比较器甚至能够在停止模式下运行。
每个比较器具有其各自的EXTI线，能够产生中断或事件，可将器件从睡眠和停止模式中唤醒。
睡眠模式下，输出可连接到I/O或多个定时器输入，以触发控制和监测模拟信号。
对于给定的应用，可调节比较器功耗与速率以获得最佳平衡（此特性仅在STM32F303/302xB/C、STM32F358xx、STM32F373xx和STM32F378xx器件中可用。
）。
•U(S)ART 睡眠模式下，所有U(S)ART均可使用DMA控制器。
USART支持双时钟域（支持所述功能和停止模式唤醒）。
USART可通过地址匹配、起始位，或在时钟源为HSI或LSE时通过RXNE从停止模式唤醒。
此特性方便了应用设计和开发，同时能够保持功率效率。
注意，用户可将IrDASIRENDEC置于低功耗模式来节省更多功率。
•I2C DMA可用来降低CPU负荷，并因而降低功耗。
I2C的时钟由独立时钟源提供，这使得I2C能够独立于PCLK频率工作。
当I2C时钟源为HSI时，I2C可在地址匹配时从停止模式唤醒。
•CEC 消费电子控制（ConsumerElectronicsControl）协议可在低速下工作，具有极低的处理和存储开销。
它有一个独立于CPU时钟的时钟域，可在收到数据时从停止模式唤醒MCU。
HDMI_CEC控制器仅嵌入STM32F37xxx器件中。
•ADC STM32F3xxxx器件（除了STM32F373/378xx器件外）嵌入了一个低功耗ADC，其功耗与速率成比例。
速率最低时，功耗最低。
此ADC具有两个时钟源，分别来自AHB和PLLCLK时钟。
因此，可达到最大速率5MSPS，与低速AHB总线频率一致。
这种情况下，为避免ADC过载，可用ADC自动延时特性。
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2 STM32F3xx微控制器低功耗应用示例 AN4538 本章描述STM32F3xx微控制器的实际用例，并重点说明减少应用功耗的节能技术。
2.1 2.1.1 应用描述 应用设计为智能电机监测和控制（集成了不同低功耗模式和特性）。
它向用户传达关于不同应用步骤和日志时间配置文件的信息。
功能概述 应用被设计为使用基于STM32F302x8器件的NUCLEO-F302R8板。
此应用的主要特性为：•使用多个外设：USART、DMA、定时器、COMP、DAC、RTC•使用多种低功耗模式：睡眠，停止，待机•实时日志数据：RTC日历（LSE）下图给出了应用生态系统的概览。
图
3.应用概要 ѱ㨒ঋ&203ਃ䗉ޛ䘿φδ9UHILQWᡌ'$&B287εᰛᘍᰬ䰪ᱴ⽰δᱥੜεԄ⁗↘ڒᕅ䟈δ5;1(ε ᰛᘍᮽԬφᰛᘍᰬ䰪ࣕ㙍⁗ᕅ䟈Ⓠ&203⣬ᘷ 8$57δ㲐ᤕ䙐ؗε 18&/(2ᶵ &203ѣᯣ䈭≸δ(;
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当用户按下按钮或经过了规定的RTC时间，用户就必须选择参考电压，比较器将使用它来控制外部模拟信号（电机电流阈值）。
12/25 DocID026505Rev1[EnglishRev1] AN4538 STM32F3xx微控制器低功耗应用示例 2.1.2 完成选择后，应用就开始利用由timer1产生的PWM信号来驱动电机。
同时，比较器控制输入模拟信号（电机电流）。
当此信号达到选定的参考电压时，停止产生PWM信号。
应用嵌入了多种功耗模式，能够优化整个应用的功耗。
整个应用中RTC定时器均使能，以保存每个状态的时间。
应用向用户传递主要的应用转移相关的信息。
如果用户使能了此特性，则可显示不同状态的日志时间。
这个日志时间配置文件使用户能够很容易地计算应用功率分配。
应用模块 该应用基于NUCLEO-F302R8，通过USB连接线连接到PC。
此应用所用的主要STM32F302x8外设为：•USART1：用来通过虚拟通信端口发送和接收数据，以及将CPU从停止模式唤醒。
•DMA：与USART一起用于实现器件到PC的数据传输•定时器1：用来产生PWM信号。
•比较器2：用来停止PWM产生，当非反相输入电压超出参考电压时，可将CPU从睡眠模 式唤醒。
•RTC：用来在整个应用中运行日历，并在经过预先规定的时间后将CPU从待机模式唤 醒。
图4总结了应用的不同模块和相关功能互连。
DocID026505Rev1[EnglishRev1] 13/25 24 STM32F3xx微控制器低功耗应用示例 图
4.应用模块和功能互联 AN4538 &38&RUWH[0 Ԅⵖ⁗ᕅ䟈 2FUHI&OHDU↘ڒ3:
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