1. 什么是低功耗？

• 低功耗模式：MCU 暂停部分时钟/外设，降低电流消耗，等待外部事件（中断/复位/唤醒）再恢复运行。

• 应用场景：电池供电设备（传感器、手持设备、IoT 节点）——延长续航。

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2. STM32 电源系统结构（F103）

• 主电源 VDD：核心供电。

• 备份电源 VBAT：RTC/备份寄存器在主电源掉电时保持。

• 电源管理单元 PWR：支持三种低功耗模式：

  • Sleep：只关 CPU，外设和时钟继续。

  • Stop：停止主时钟 HSI/HSE/PLL，SRAM/寄存器保持，低功耗调节器供电。

  • Standby：几乎全关，仅保留 VBAT 域（RTC/BKP）。功耗最低。

3. 三种低功耗模式原理与作用

模式	原理	功耗	数据保持	唤醒方式	作用场景
Sleep	CPU 内核暂停，外设/时钟继续运行	低	全部保持	任意中断/事件	CPU 空闲但外设还工作
Stop	主时钟关闭，PLL/HSE/HSI 停止，SRAM+寄存器保持，低功耗调节器供电	更低	SRAM/寄存器保持	外部中断、RTC 唤醒等	需保留数据但降功耗
Standby	全部掉电，SRAM/寄存器清空，仅 VBAT 域工作（RTC/BKP 可保留）	最低	仅 VBAT 域（RTC/备份寄存器）	唤醒引脚、RTC 闹钟、复位	超低功耗，数据不重要

4. 驱动实现步骤（HAL 库示例）

4.1 Sleep 模式

#include "stm32f1xx_hal.h"int main(void)
{HAL_Init();                        // 初始化 HALSystemClock_Config();              // 配置系统时钟MX_GPIO_Init();                    // GPIO 初始化while (1){// 进入 Sleep 模式：CPU 停止，外设继续，等待中断唤醒HAL_SuspendTick();             // 挂起 SysTick，避免其唤醒HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);HAL_ResumeTick();              // 恢复 SysTick}
}

参数解释

• PWR_MAINREGULATOR_ON：保持主调节器工作（供电正常）。

• PWR_SLEEPENTRY_WFI：进入睡眠入口指令，WFI=Wait For Interrupt。
  其他：

  • PWR_SLEEPENTRY_WFE：Wait For Event。

4.2 Stop 模式

#include "stm32f1xx_hal.h"int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();while (1){// 进入 Stop 模式：主时钟停，SRAM/寄存器保持HAL_SuspendTick();     // 停止 SysTick，避免唤醒HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);HAL_ResumeTick();      // 唤醒后恢复 SysTick// 唤醒后需要重新配置系统时钟SystemClock_Config();}
}

参数解释

• PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON：低功耗调节器供电（功耗更低）。

• PWR_MAINREGULATOR_ON：主调节器供电。

• PWR_STOPENTRY_WFI：WFI 指令进入。

• PWR_STOPENTRY_WFE：WFE 指令进入。

4.3 Standby 模式

#include "stm32f1xx_hal.h"int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();while (1){// 清除 Wakeup 标志__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);// 进入 Standby 模式：几乎全掉电，仅 VBAT 域保持HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();// 唤醒后，系统相当于复位，从 main 重新执行}
}

特点

• 无参数：一旦进入 Standby，只有复位/RTC Alarm/Wakeup 引脚可唤醒。

• 唤醒后程序 从复位重新执行，非继续原位置。

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5. 库函数与寄存器说明

5.1 HAL 库函数

• HAL_PWR_EnterSLEEPMode(regulator, entry)

• HAL_PWR_EnterSTOPMode(regulator, entry)

• HAL_PWR_EnterSTANDBYMode()

• HAL_SuspendTick() / HAL_ResumeTick()：暂停/恢复 SysTick。

5.2 StdPeriph 库（老版本）

• PWR_EnterSleepMode(PWR_Regulator, PWR_SLEEPEntry)

• PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator, PWR_STOPEntry)

• PWR_EnterSTANDBYMode()

5.3 关键寄存器

• PWR_CR：控制寄存器

  • PDDS：置位进入 Standby

  • LPDS：Stop 模式选择低功耗调节器

  • CWUF：清 Wakeup 标志

• PWR_CSR：状态寄存器

  • WUF：Wakeup 标志

• SCB->SCR：系统控制寄存器

  • SLEEPDEEP：=1 表示进入深度睡眠（Stop/Standby），=0 为 Sleep。

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6. 总结

• Sleep：只关 CPU，最轻量，唤醒最快。

• Stop：关时钟，保留 SRAM/寄存器，功耗中等。唤醒后要重新配置时钟。

• Standby：几乎全关，仅 RTC/BKP 保持，最低功耗。唤醒等于复位。

• 库函数的 .、= 后参数主要用于 选择调节器模式（主/低功耗） 和 进入方式（WFI中断/WFE事件）。

实验：

lpwr.c:

#include "lpwr.h"
#include "led.h"void lpwr_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;//打开时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();                           // 使能GPIOB时钟//调用GPIO初始化函数gpio_initstruct.Pin = GPIO_PIN_0;          // 两个LED对应的引脚gpio_initstruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;             // 推挽输出gpio_initstruct.Pull = GPIO_PULLUP;                     // 上拉gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;           // 高速HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_initstruct);HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 2, 2);HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
}void EXTI0_IRQHandler(void)
{HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);
}void lpwr_enter_sleep(void)
{HAL_SuspendTick();HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);
}void lpwr_enter_stop(void)
{//暂停滴答定时器HAL_SuspendTick();//点亮LED2，代表进入停机模式led2_on();//进入停机模式HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);//熄灭LED2，代表退出停机模式led2_off();//从停机模式唤醒，需要重新配置系统时钟（不这样，//灯会闪的很慢，为什么？只有8M）stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);//没有这一行灯会闪的很慢
}void lpwr_enter_standby(void)
{//使能电源时钟（关闭电压调节器）__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();//使能WAKEUP引脚的唤醒功能HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);//清除唤醒标记，否则将持续保持唤醒状态__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);//进入待机模式HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();//测试：看看代码会不会运行到下面？//代码复位led2_on();
}

main.c:

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "lpwr.h"
#include "key.h"int main(void)
{HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */led_init();                         /* 初始化LED灯 */uart1_init(115200);lpwr_init();key_init();printf("hello world!\r\n");uint8_t i = 0;while(1){ if(key_scan() == 2){//lpwr_enter_sleep();//lpwr_enter_stop();lpwr_enter_standby();}if((i % 20) == 0)led1_toggle();i++;delay_ms(10);}
}

一、lpwr.c —— 低功耗与唤醒

#include "lpwr.h"      // 本模块头文件：对外暴露 lpwr_* 接口
#include "led.h"       // LED 控制（用于进入/退出低功耗的可视化指示）

1) 低功耗唤醒输入初始化（外部中断）

void lpwr_init(void)
{GPIO_InitTypeDef gpio_initstruct;          // HAL 的 GPIO 初始化结构体// 打开与唤醒引脚所在端口相应的时钟（此处使用 PA0 作为唤醒/中断引脚）__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();              // 使能 GPIOA 时钟（← 这里是 A，不是 B）// 若是 F1 系列，使用外部中断还需要 AFIO 时钟（HAL 会在内部设置 EXTI，但保险起见可显式打开）__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();               // 使能 AFIO（可选，但推荐）// 配置 PA0 为上升沿外部中断输入（常接按键，按下产生上升沿唤醒）gpio_initstruct.Pin   = GPIO_PIN_0;        // 选择 PA0gpio_initstruct.Mode  = GPIO_MODE_IT_RISING; // 外部中断模式：上升沿触发（IT = Interrupt）gpio_initstruct.Pull  = GPIO_PULLUP;       // 上拉（未按下时稳定为高/低需结合硬件，常用上拉+下拉按键）gpio_initstruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 速度等级（对输入/中断不关键，可保持默认或任意）HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_initstruct);    // 调用 HAL 完成 GPIO/EXTI 配置// 配置并使能 EXTI0 的 NVIC 中断（PA0→EXTI0）HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 2, 2);    // 抢占优先级=2，子优先级=2（数值越小优先级越高）HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);            // 使能 EXTI0 中断线（允许进入中断/唤醒）
}

说明：

• PA0 一脚有两种“唤醒”用法

  1. EXTI0：从 Sleep / Stop 唤醒（任意可使能的中断都能唤醒）；

  2. WKUP（Wakeup Pin1）：从 Standby 唤醒（硬件专用唤醒脚，与 EXTI 概念不同）。

• F1 用外部中断建议打开 AFIO 时钟；HAL_GPIO_Init() 会帮你写 EXTI/AFIO 寄存器。

2) EXTI0 中断服务函数

void EXTI0_IRQHandler(void)                      // EXTI0 的中断服务程序（由启动文件向量表跳转到这里）
{HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);        // 交给 HAL：清 pending 标志、再回调 HAL_GPIO_EXTI_Callback()
}

如需在中断发生时做事情（比如点灯/打印），可实现：

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_0) {// …用户代码（但注意：中断里别 printf，尽量只做轻量操作）}
}

3) 进入 Sleep（睡眠）模式

void lpwr_enter_sleep(void)
{HAL_SuspendTick();                                 // 挂起 SysTick（否则 SysTick 中断会很快把你唤醒）HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON,                          // regulator 参数：睡眠时主调节器一直供电PWR_SLEEPENTRY_WFI                            // entry 参数：通过 WFI 指令进入（Wait For Interrupt）);// 从 Sleep 唤醒后会继续执行到这里（代码流不中断）HAL_ResumeTick();                                  // 恢复 SysTick（让系统节拍恢复）
}

参数释义（Sleep）

• PWR_MAINREGULATOR_ON：睡眠下保持主调节器（正常电压）→ 唤醒更快。

• PWR_SLEEPENTRY_WFI：通过 WFI 进入睡眠（常用）；可选 PWR_SLEEPENTRY_WFE（WFE 事件进入）。

Sleep 模式下：CPU 停止，但 外设/总线时钟继续运行；任意可用中断到来即刻唤醒并从下一条指令继续。

4) 进入 Stop（停机）模式

void lpwr_enter_stop(void)
{HAL_SuspendTick();                                 // 暂停 SysTick（避免 Tick 把 Stop 唤醒）led2_on();                                         // 可视化提示：准备进入 StopHAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON,                          // regulator：主调节器供电（也可用 PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON 更省电）PWR_STOPENTRY_WFI                              // entry：通过 WFI 指令进入 Stop（设置 SLEEPDEEP 位）);led2_off();                                        // 运行到这里说明已经“从 Stop 唤醒”了// 重要：从 Stop 唤醒后，系统时钟源被切回 HSI（8MHz），PLL/HSE 关闭// 若不重配，整个系统按 8MHz 运行，你会看到 LED 闪烁变慢、串口波特率异常等现象stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);                    // 重新配置系统时钟到 72MHz（HSE→PLL×9）
}

参数释义（Stop）

• PWR_MAINREGULATOR_ON：Stop 下保持主调节器（功耗略高，唤醒稍快）；

• PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON：低功耗调节器（功耗更低，但唤醒更慢）。

• PWR_STOPENTRY_WFI / PWR_STOPENTRY_WFE：WFI/WFE 进入 Stop。

Stop 模式：HSI/HSE/PLL 都停，SRAM/寄存器保持；唤醒后需重新配置系统时钟到期望频率。

5) 进入 Standby（待机）模式

void lpwr_enter_standby(void)
{__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();                        // 使能 PWR 时钟（对 PWR 寄存器访问必须）HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1);          // 使能唤醒管脚：WakeUp Pin1（F103 对应 PA0）// Standby 下只认“WakeUp Pin/RTC/复位”等专用唤醒源__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);                 // 清除“唤醒标志”（否则会立刻退出 Standby）HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();                        // 进入待机（最低功耗）：SRAM/寄存器清空，程序停止// ——— 注意：从 Standby 唤醒相当于“复位启动” ———// 理论上永远到不了这里（进入 Standby 后代码不再往下走；唤醒后 MCU 复位，从 main 重新执行）led2_on();                                         // 若看到这行被执行，说明并没有真正进入 Standby
}

Standby 只能被：WKUP 引脚上升沿 / RTC 闹钟 / NRST 复位 / 上电 等唤醒；唤醒后相当于上电复位，不是“接着原地运行”。

二、main.c —— 测试主循环

#include "sys.h"     // 系统时钟配置接口（stm32_clock_init）
#include "delay.h"   // delay_ms/delay_us
#include "led.h"     // LED1/LED2 控制（指示状态）
#include "uart1.h"   // 串口调试输出
#include "lpwr.h"    // 低功耗接口：初始化/进入各模式
#include "key.h"     // 按键扫描（返回 1/2/... 表示不同按键）

int main(void)
{HAL_Init();                         /* 初始化 HAL：外设复位、SysTick、NVIC 优先级组等 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 系统时钟 72MHz（HSE→PLL×9） */led_init();                         /* LED 引脚初始化（LED1/LED2） */uart1_init(115200);                 /* 串口1，115200 波特率 */lpwr_init();                        /* 低功耗相关引脚初始化：PA0 上升沿 EXTI0 可用于唤醒 */key_init();                         /* 按键初始化（内部扫描/消抖） */printf("hello world!\r\n");         /* 上电提示 */uint8_t i = 0;                      /* 简单的“节拍”计数器 */while (1){if (key_scan() == 2)            /* 如果按键2被按下（你的 key_scan 约定） */{//lpwr_enter_sleep();        /* 进入 Sleep：任意中断（比如再按 PA0）即可唤醒 *///lpwr_enter_stop();         /* 进入 Stop：PA0 上升沿（EXTI0）等可唤醒，醒来后会重设时钟 */lpwr_enter_standby();        /* 进入 Standby：PA0(WKUP) 上升沿/RTC/复位可唤醒，醒来相当于复位 */}// 每 200ms 翻转一下 LED1（10ms × 20）if ((i % 20) == 0)led1_toggle();i++;delay_ms(10);}
}

三、三种模式的实验现象与注意点

1) Sleep（睡眠）

现象

• 进入 Sleep 后，CPU 不执行，但外设时钟仍跑；

• 只要产生任意可用中断（如：按 PA0 触发 EXTI0），马上唤醒；

• 唤醒后继续执行 HAL_PWR_EnterSLEEPMode() 之后的代码（非复位）；

• 因为我们 SuspendTick()，若不产生中断，LED 翻转会暂停；中断唤醒并 ResumeTick() 后继续以原节奏闪烁。

注意

• 第二个参数要用 PWR_SLEEPENTRY_WFI / PWR_SLEEPENTRY_WFE。

• Sleep 下 串口、定时器、外设 仍在工作（除非你手动关时钟）。

• 若不 HAL_SuspendTick()，SysTick 会不断产生中断从而“睡不安稳”。

2) Stop（停机）

现象

• 进入 Stop，HSI/HSE/PLL 停止，SRAM/寄存器保持；

• 通过 EXTI0（PA0）上升沿 或 RTC 闹钟等唤醒；

• 唤醒后系统时钟退回 HSI=8MHz，如果不 stm32_clock_init() 重设到 72MHz：

  • LED 闪烁会明显变慢（定时用到的时钟也慢了）；

  • 串口波特率不对（115200 需要 72MHz 基准）→ 打印乱码或无输出。

• 我们在函数里唤醒后立即 stm32_clock_init()，因此 LED/串口都恢复正常速度。

注意

• PWR_MAINREGULATOR_ON vs PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON：后者更省电、唤醒略慢。

• 唤醒后务必重新配置系统时钟（或至少切回你期望的 HSE/PLL）。

• EXTI 线要配置好（lpwr_init() 已设定 PA0 上升沿 EXTI0）。

3) Standby（待机）

现象

• 进入 Standby，几乎全掉电：SRAM/寄存器丢失，仅 VBAT 域（RTC/BKP） 仍在；

• 唤醒源：WKUP 引脚 PA0 上升沿 / RTC 闹钟 / NRST/上电；

• 唤醒后相当于复位，程序从 main() 开始，你会再次看到 hello world!；

• 函数 HAL_PWR_EnterSTANDBYMode() 后面的 led2_on() 不会被执行（除非没成功进入 Standby）。

注意

• 进入前要 __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU) 清唤醒标志，否则会立即“假唤醒”。

• Standby 唤醒不是中断返回，而是系统复位。如果要判断是否来自 Standby，可读取相应标志位（如 PWR_FLAG_SB）。

• 用 WKUP 引脚 唤醒时，确保硬件按 上升沿 满足门限（典型需要外部上拉/按键接地等正确电路）。

四、可选参数的作用

1) GPIO（GPIO_InitTypeDef）

• Pin = GPIO_PIN_0 … GPIO_PIN_15：选择端口上的哪一脚。

• Mode =

  • GPIO_MODE_INPUT：普通输入

  • GPIO_MODE_OUTPUT_PP：推挽输出

  • GPIO_MODE_OUTPUT_OD：开漏输出

  • GPIO_MODE_AF_PP/AF_OD：复用功能

  • GPIO_MODE_IT_RISING / IT_FALLING / IT_RISING_FALLING：外部中断（沿触发）

  • GPIO_MODE_EVT_*：外部事件（WFE 使用）

• Pull = GPIO_NOPULL / GPIO_PULLUP / GPIO_PULLDOWN：无/上拉/下拉。

• Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW / MEDIUM / HIGH：IO 翻转速率能力（对输入无实质影响）。

2) NVIC

• HAL_NVIC_SetPriority(IRQn, preempt, sub)：设置中断优先级；数字越小优先级越高。

• HAL_NVIC_EnableIRQ(IRQn)：使能中断。

3) 低功耗入口（PWR）

• Sleep：

  • HAL_PWR_EnterSLEEPMode(regulator, entry)

    • regulator = PWR_MAINREGULATOR_ON

    • entry = PWR_SLEEPENTRY_WFI / PWR_SLEEPENTRY_WFE

• Stop：

  • HAL_PWR_EnterSTOPMode(regulator, entry)

    • regulator = PWR_MAINREGULATOR_ON / PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON

    • entry = PWR_STOPENTRY_WFI / PWR_STOPENTRY_WFE

• Standby：

  • HAL_PWR_EnterSTANDBYMode()（无参数）

• 辅助：

  • HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN1)：开启 Standby 唤醒脚（F103：PA0）。

  • __HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU)：清唤醒标志。

  • HAL_SuspendTick() / HAL_ResumeTick()：暂停/恢复 SysTick。